高級數(shù)據(jù)加密標準的功耗分析及防范方法研究.pdf

1、智能卡正越來越廣泛地應(yīng)用到交通、電子商務(wù)、ID卡等領(lǐng)域。其主要的優(yōu)勢在于內(nèi)部的數(shù)據(jù)只用于內(nèi)部處理，只有運算的結(jié)果可以獲取，然而智能卡芯片的內(nèi)部數(shù)據(jù)可以通過邊帶信道攻擊得到。當輸入的信息和密鑰進行加密運算時，芯片的能量消耗和電磁輻射等邊帶信號會泄漏并被利用來得到密鑰。 功耗分析是一種利用能量消耗信息的邊帶信道攻擊方法，同時也是密碼領(lǐng)域中一種比較重要的密碼分析技術(shù)。它根據(jù)加密系統(tǒng)中所進行的操作和操作數(shù)與功耗之間的相關(guān)性，推測出攻擊者

2、所需的關(guān)鍵信息，而且無論是軟件實現(xiàn)加密算法或是由專門加密模塊/加密協(xié)處理器來實現(xiàn)加密算法，攻擊者均可以通過獲得相應(yīng)的功耗曲線破譯密碼。因此，功耗分析技術(shù)對加密系統(tǒng)而言是一種嚴重威脅。研究功耗分析技術(shù)如何破譯密碼算法中的密鑰，并以此為基礎(chǔ)提出防范功耗分析的安全密碼算法是非常必要的。 本論文主要研究了針對AES算法的功耗分析方法及關(guān)鍵技術(shù)，并進行了相應(yīng)的數(shù)學分析，最后提出具體的防范功耗分析的改進方法，解決了加密系統(tǒng)的功耗分析問題。完

3、成的主要研究工作如下： 首先，論文詳細闡述了對高級加密標準進行差分功耗分析(DPA)的建模原理，利用漢明距離模擬DPA功耗以及概率相關(guān)性方法，提出了新的DPA模型，并以此模型為基礎(chǔ)，提出了D函數(shù)的選擇原則，給出了基于漢明距離的DPA仿真實驗結(jié)果并解釋了奇異峰值現(xiàn)象。 然后，在相關(guān)功耗分析的基礎(chǔ)上提出了一種基于Walsh譜的功耗分析的新方法，證明了分組密碼布爾函數(shù)的非線性度越高，密碼防范功耗分析的能力就越弱的結(jié)論。實驗表明