安全芯片旁路功耗分析及抗攻擊措施.pdf

1、在信息的價(jià)值越來越被人們重視的情況下，信息安全已經(jīng)成為了業(yè)界討論的熱點(diǎn)話題。隨著攻擊技術(shù)的不斷發(fā)展，安全系統(tǒng)的解決方案逐漸從軟件向硬件尤其是集成電路轉(zhuǎn)移。其原因在于硬件相比于軟件擁有更加高的安全級(jí)別。然而，隨著測量技術(shù)和分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了許多破解加密集成電路的攻擊方法。旁路攻擊方法就是這些方法中比較有代表性和威脅性較大的一種。 本文以針對(duì)信息安全芯片的旁路功耗攻擊為研究對(duì)象，分析出攻擊的根源來自與電路內(nèi)部邏輯表示的不平衡

2、，導(dǎo)致了功耗與內(nèi)部電路的翻轉(zhuǎn)以及電平的相關(guān)性。文章著重分析了簡單功耗分析和差分功耗分析，找到了這兩種攻擊的立足點(diǎn)，為抗攻擊措施提供了依據(jù)。為了使得所研究內(nèi)容有切實(shí)可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為保障，文章介紹了課題中設(shè)計(jì)的旁路功耗分析測試平臺(tái)，較為詳細(xì)地描述了平臺(tái)的各個(gè)主要模塊。此后，文章從兩個(gè)層面提出了抗攻擊措施：1）算法級(jí)抗攻擊方案以及2）電路級(jí)抗攻擊方案。其中算法級(jí)抗攻擊方案針對(duì)現(xiàn)今使用最為廣泛的三種加密算法（RSA、AES以及DES）提出了抗

3、攻擊措施。針對(duì)RSA公鑰加密，本文以現(xiàn)有的一個(gè)較為完善的抗攻擊方法MIST作為基礎(chǔ)，分析了該算法在RSA模約減運(yùn)算中的漏洞，提出了隨機(jī)化的模約減算法，彌補(bǔ)了原有方案的不足，提高了RSA IP的安全性；針對(duì)AES和DES對(duì)稱鑰加密，本文提出的對(duì)加密數(shù)據(jù)和密鑰擴(kuò)展都進(jìn)行Masking掩蓋的想法，并在面積和性能之間尋找到了一個(gè)平衡。在電路級(jí)抗攻擊方案上，文章分析了現(xiàn)有的三種電路級(jí)抗攻擊措施，通過理論的證明，發(fā)現(xiàn)這三種電路仍然存在功耗的泄漏。相