抗功耗分析攻擊的高速ECC算法加速器.pdf

1、隨著信息安全需求的日益增長,目前普遍采用的1024位RSA算法面臨嚴(yán)重的安全威脅,而ECC(橢圓曲線密碼)算法相比RSA算法在安全性和加解密速率方面具有顯著的優(yōu)勢,為了保障重要經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域密碼應(yīng)用的安全,我國國家密碼管理局制定了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ECC國家標(biāo)準(zhǔn)算法(即SM2算法),公布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范,并要求相關(guān)行業(yè)采用SM2算法替換RSA算法。同時(shí),針對ECC算法的旁路攻擊技術(shù)也是層出不窮,其中功耗分析攻擊就是利用ECC在加解密過程中泄露

2、的功耗信息進(jìn)行攻擊,這種攻擊方法效率高,威脅性大。因此,ECC國家標(biāo)準(zhǔn)算法如何高速實(shí)現(xiàn)及其抗功耗分析攻擊的研究成為當(dāng)前及未來密碼產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　本文針對ECC的應(yīng)用需求,設(shè)計(jì)了一款面向SOC設(shè)計(jì)的素?cái)?shù)域上ECC加速器IP,結(jié)合ECC算法原理和硬件實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),提出一種安全、高效、易實(shí)現(xiàn)的算法方案,用軟件驗(yàn)證了方案的正確性和可行性后,采用verilog硬件描述語言完成ECC加速器的RTL設(shè)計(jì),并通過詳細(xì)的仿真驗(yàn)證及邏輯綜合,驗(yàn)證

3、了加速器的算法正確性、速度以及面積等性能指標(biāo)。除此之外,本文針對加密算法搭建了功耗分析攻擊平臺,為驗(yàn)證ECC加速器抗功耗分析攻擊的能力奠定了基礎(chǔ)。
　　本文實(shí)現(xiàn)的加速器支持192/256bit多種橢圓曲線的應(yīng)用,支持固定基單基點(diǎn)乘和雙點(diǎn)乘運(yùn)算,其中雙點(diǎn)乘運(yùn)算中提出了從左到右聯(lián)合編碼和Shamir雙點(diǎn)乘相結(jié)合的快速算法。加速器基于SMIC0.13um工藝和200MHz頻率,256bit素?cái)?shù)域上每秒能完成5000次簽名和1600次驗(yàn)證