輕量級分組密碼算法的功耗分析及防御技術(shù)研究.pdf

1、智能卡、物聯(lián)網(wǎng)RFID設(shè)備越來越多的被應(yīng)用到金融、物流、制造業(yè)等眾多領(lǐng)域,保護(hù)這一類設(shè)備中信息的安全關(guān)乎到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家信息的安全。然而,由于這些設(shè)備對資源、功耗有著苛刻的要求,傳統(tǒng)的密碼算法已經(jīng)不再適用。在這類設(shè)備中,使用輕量級密碼算法進(jìn)行數(shù)據(jù)加密,是目前比較常用的安全解決方案。
　　功耗分析攻擊是通過分析密碼設(shè)備在加密過程中的功耗變化與處理數(shù)據(jù)的相關(guān)性,推測出密鑰的一種方法,該方法給信息安全帶來了巨大挑戰(zhàn)。由于輕量級密碼

2、設(shè)備易受到功耗分析攻擊,且輕量級設(shè)備對硬件資源和功耗有著嚴(yán)格的要求。因此,對輕量級密碼設(shè)備的抗功耗分析攻擊能力進(jìn)行正確評估,并找到抵御功耗分析攻擊的輕量級解決方案,具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　在對抗功耗分析攻擊方案的研究中,首先,研究了輕量級密碼算法PRESENT,并利用硬件描述語言Verilog對其進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。同時(shí),分析了基于相關(guān)系數(shù)的功耗分析(CPA)攻擊理論基礎(chǔ)。而后,搭建了基于PrimeTimePX的功耗模擬平

3、臺和基于FPGA的真實(shí)電路功耗采集平臺。針對兩種方式采集到的功耗信息,分別利用MATLAB進(jìn)行數(shù)學(xué)分析,實(shí)現(xiàn)了對PRESENT算法的CPA攻擊。最后,針對抗CPA攻擊的輕量級實(shí)現(xiàn),研究了threshold型掩碼方案,并將其應(yīng)用于PRESENT算法中,其中,設(shè)計(jì)了基于FPGA的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。
　　通過本文的理論研究及相關(guān)的實(shí)驗(yàn),證實(shí)了PRESENT密碼算法極易受到功耗分析攻擊,沒有防御措施的PRESENT是不安全的。所應(yīng)用的thr