AES算法的能量分析研究及其軟件仿真.pdf

1、與軟件加密相比，硬件加密具有運(yùn)行速度更快，保密性更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，所以硬件加密設(shè)備已在通信、金融和信息安全等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。但是硬件加密設(shè)備運(yùn)行時(shí)必須消耗能量，整個(gè)能量消耗過程可以通過電流或電壓的變化反映出來。這種能量消耗包含了設(shè)備當(dāng)前正在處理的數(shù)據(jù)的信息，而這些數(shù)據(jù)又與加密密鑰有關(guān)，所以攻擊者可以通過測量并分析能量消耗數(shù)據(jù)破解密鑰，突破硬件加密系統(tǒng)，這種攻擊被稱為能量分析攻擊，它是一種強(qiáng)有力的密碼分析新方法。 Rijindae

2、l算法屬于迭代型分組密碼，其開發(fā)者是比利時(shí)密碼專家JoanDanmen和VincentRijmen。在2000年10月，Rijndael算法取代高級加密標(biāo)準(zhǔn)DES算法成為被美國商業(yè)部采用的新一代分組密碼算法高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)，并在數(shù)據(jù)保護(hù)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用，因此AES算法的安全性和可靠性倍受重視。 目前，在國外已有一些關(guān)于使用能量分析攻擊AES的論文公開發(fā)表，但國內(nèi)的研究成果并不多見，所以本文將AES算法作為研究能量分析攻擊的

3、目標(biāo)算法，一方面驗(yàn)證已有成果的正確性，為建立自己的知識體系打基礎(chǔ)，另一方面探索新的能量分析攻防方法和研究思路。 本文以固定值掩碼方法為基礎(chǔ)，針對它不能抵抗二階差分能量分析攻擊的弱點(diǎn)作出改進(jìn)，提出了抵抗二階差分能量分析攻擊的改進(jìn)算法——EFVMⅡ算法的兩個(gè)方案，并分析了它們的安全性能和執(zhí)行性能。EFVMⅡ算法方案一主要改進(jìn)了固定值掩碼的應(yīng)用方式，在對一部分明文加密時(shí)不使用掩碼，這樣就減弱了產(chǎn)生掩碼的能量消耗與加密明文時(shí)的能量消耗之

4、間的相關(guān)性，使攻擊者用二階差分能量分析攻擊無法獲得正確的密鑰；方案二將攻擊者關(guān)注的指令執(zhí)行時(shí)刻隨機(jī)化，使他無法準(zhǔn)確選定攻擊點(diǎn)，從而達(dá)到防御二階差分能量分析攻擊的目的。本項(xiàng)目的另一個(gè)工作是設(shè)計(jì)能量分析攻擊仿真軟件。用軟件仿真能量分析攻擊可以在加密芯片的設(shè)計(jì)階段評估設(shè)計(jì)方案的抗能量分析攻擊性能，提高工作效率，降低開發(fā)時(shí)間和開發(fā)成本，具有很高的實(shí)用價(jià)值。此軟件用C++語言編寫，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了仿真原始AES算法，加入固定值掩碼的AES算法的簡單能量