抗旁道攻擊的對稱密碼算法及其硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著人們對私密信息的安全性要求的不斷提高,各種密碼算法正在進(jìn)入生活的每一個角落。其中的對稱密碼算法,主要用來進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的快速加密?，F(xiàn)在用途最廣的對稱密碼算法就高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AdvancedEncryptionStandard,AES)。雖然AES算法在選取的時候,其安全性在各個方面都得到了考量。但是在其被定為標(biāo)準(zhǔn)之后,一系列旁道攻擊(Side-channelAttacks)方法對其安全性造成了極大的威脅。這些方法包括差錯分析(Faul

2、tAnalysis)攻擊,功耗分析(PowerAnalysis)攻擊和電磁輻射(ElectromagneticAnaylsis)分析攻擊等等。其中尤以差分差錯分析(DifferentialFaultAnalysis,DFA)和差分功耗分析(DifferentialPowerAnalysis,DPA)的威脅最大。為此,本文在簡單介紹了AES算法的運(yùn)算流程和主要模塊的運(yùn)算的基礎(chǔ)上.提出了一種超低成本的AES算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案,該AES算法的

3、硬件方案能夠在很低的硬件成本下,實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)吞吐率,同時有著很高的數(shù)據(jù)吞吐率和硬件開銷比。此后,本文主要介紹了差錯分析和功耗分析這兩種旁道攻擊方法的原理,以及已經(jīng)有的一些抗攻擊方案。并對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了探討。在此基礎(chǔ)上,本文提出了三種抗旁道攻擊的AES算法及其硬件實(shí)現(xiàn)方案。它們分別是,一種有二維奇偶校驗(yàn)的并發(fā)錯誤檢測的抗差分差錯攻擊的AES算法,一種低成本的抗差分功耗分析的AES算法,以及一種同時抗差分差錯分析和差分功牦分析的AES算法

4、。本文還依據(jù)差分差錯分析和差分功耗分析的原理,對以上三種抗旁道攻擊的AES算法的抗攻擊性能進(jìn)行了仿真檢測,驗(yàn)證了本文提出的二維奇偶校驗(yàn)方法較傳統(tǒng)方法的錯誤覆蓋率有大幅度提高,同時本文提出的抗差分功耗分析的AES算法能夠有效的抗攻擊。此外,本文提出的三種抗旁道攻擊算法的硬件實(shí)現(xiàn)方案,都能夠在硬件成本增加有限的前提下,盡可能的提高數(shù)據(jù)吞吐率和硬件速度,較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有著明顯的優(yōu)越性。最后,本文提出了在抗旁道攻擊的對稱密碼算法及其硬件實(shí)現(xiàn)這個研究