抗功耗攻擊型ECC協(xié)處理器的設(shè)計.pdf

1、信息安全是一個關(guān)乎國家主權(quán)及安全、社會穩(wěn)定、民族文化傳承和發(fā)揚的重要問題。而密碼技術(shù)是信息安全的核心，是保證信息完整性、保密性和安全性不可或缺的技術(shù)。基于橢圓曲線離散對數(shù)問題的橢圓曲線密碼體制(Elliptic Curves Cryptography,ECC)是公鑰密碼體制的一種，與目前主流的公鑰密碼體制RSA相比，因為其具有安全性高、計算量小、處理速度快、存儲空間小、帶寬要求低等優(yōu)勢而被認為是未來替代RSA的公鑰密碼體制。然而隨著EC

2、C在信息安全領(lǐng)域的應用不斷推廣，針對ECC的密碼攻擊技術(shù)也日臻成熟，特別是功耗攻擊技術(shù)，主要利用密碼芯片工作過程中的瞬時功耗依賴于芯片所處理的數(shù)據(jù)和所執(zhí)行的操作來獲取芯片中的私密信息。
　　基于以上背景，本文首先對橢圓曲線密碼體制的數(shù)學理論進行了深入的探討，并在此基礎(chǔ)上著重研究了橢圓曲線密碼體制的核心運算模塊標量乘模塊的硬件實現(xiàn)。在硬件實現(xiàn)時，將ECC標量乘模塊劃分為二元域運算層和橢圓曲線運算層分別進行設(shè)計，設(shè)計出了二元域運算層的

3、模加、模乘、模平方及模逆模塊和橢圓曲線運算層的點加、倍點等模塊，采用射影坐標系上Montgomery標量乘算法實現(xiàn)了標量乘模塊，并對各個模塊進行了功能驗證。然后，深入研究了功耗攻擊理論以及針對ECC密碼體制的安全防護技術(shù)，在此基礎(chǔ)上采用隨機化坐標軸的方式對射影坐標系上的Montgomery標量乘算法進行了優(yōu)化，在算法層面上提出了ECC標量乘抗功耗攻擊防護方案，并根據(jù)該防護方案設(shè)計出了一款具有抗功耗攻擊性能的ECC標量乘模塊，并驗證了其功