輕量級分組密碼PRESENT功耗攻擊的研究.pdf

1、隨著智能卡越來越廣泛地應用到物流、金融、制造業(yè)和公共信息服務等眾多領域，我們不僅需要從數學結構的角度研究密碼算法安全性，還需要從算法實現的角度來考慮密碼系統的安全問題。在實際應用中，智能卡芯片在運行時可能泄漏一些中間狀態(tài)信息（如功耗、執(zhí)行時間、出錯消息、電磁輻射等信息），使得攻擊者有機會從中收集到與密鑰有關的關鍵信息。功耗攻擊就是一種通過獲取密碼芯片與密鑰相關的功耗信息來實現破解的攻擊手段，它主要是通過獲取、分析密碼芯片的功耗曲線以了解

2、硬件加密的具體方法，最終達到破解的目的，這給密碼芯片的安全性產生了巨大的威脅，受到密碼學界的廣泛的重視。
　　PRESENT分組密碼是一種典型的輕量級密碼算法，它是針對智能卡芯片面積及資源受限的應用場景而設計出來的。目前，針對PRESENT算法的攻擊方法主要有線性分析、差分分析、代數分析等，但是這些方法僅限于縮減輪數的攻擊，因此，PRESENT算法在31輪依然是安全的。目前，國內外針對于PRESENT加密算法的功耗攻擊方法及防護手

3、段的相關研究還處于開始階段，有待更進一步的深入研究。
　　本文實現了對PRESENT密碼算法的功耗攻擊，取得較為理想的實驗結果，并在此基礎上，提出了相應的防護方法，為輕量級密碼算法的設計實現及針對功耗攻擊的防護方法提供了相應的參考。本文主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　1．搭建一套完整的硬件仿真平臺，在對PRESENT密碼算法分析的基礎上，進行了硬件仿真，以及綜合、布局布線和功耗仿真實現，得到功耗曲線，從而能夠得到攻擊點的功耗數據

4、。
　　2．針對PRESENT密碼算法運算結構和特點，通過對功耗模型的分析，提出了兩種針對PRESENT密碼算法的功耗攻擊方法，分別是多比特差分功耗攻擊(DPA)和相關功耗攻擊(CPA)，仿真實驗表明，這兩種攻擊方法對PRESENT算法的輪密鑰的攻擊可行有效，從而能夠推導出整個密鑰。
　　3.針對PRESENT的功耗攻擊，通過分析可能的攻擊點，提出了PRESENT密碼算法實現的隨機掩碼和固定掩碼這兩種有效的防護方案，為今后P