【摘要】：隨著信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,密碼設(shè)備已經(jīng)滲透到各行各業(yè),不僅在日常生活中,在國(guó)防、政治、金融等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越豐富。與此同時(shí),密碼設(shè)備的信息安全問(wèn)題受到來(lái)自各方面的關(guān)注。密碼芯片運(yùn)行過(guò)程中,電路狀態(tài)的變化產(chǎn)生電流,變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。通過(guò)分析無(wú)意間泄露出來(lái)的磁場(chǎng)信息,能夠得到密碼芯片的核心數(shù)據(jù)信息一密鑰。本文針對(duì)密碼芯片電磁泄露信號(hào)進(jìn)行分類來(lái)識(shí)別不同的密鑰,對(duì)于評(píng)估密碼芯片的信息安全具有重要意義。主要有以下三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn):第一,本文搭建了一個(gè)由Sakura-G開(kāi)發(fā)板、電磁感應(yīng)探頭、放大器、示波器及搭載了 Checker、Transporter程序的計(jì)算機(jī)組成的全自動(dòng)的電磁泄露信號(hào)采集平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)采集分組加密算法AES在運(yùn)行過(guò)程中的電磁泄露信號(hào),節(jié)省了人工成本,也使得采集信號(hào)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境最大程度地保持一致。第二,本文設(shè)計(jì)了結(jié)合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解算法(EMD)、信號(hào)能量特征、梯度提升樹(shù)(GBDT)方法的電磁泄露信號(hào)分類算法。首先利用時(shí)間窗分割原始信號(hào)得到AES加密算法每輪對(duì)應(yīng)的子信號(hào),然后利用EMD方法分解各子信號(hào),將分解后特征模函數(shù)(IMF)的能量特征組成特征矩陣,隨后在特征矩陣的基礎(chǔ)上使用梯度提升樹(shù)(GBDT)方法實(shí)現(xiàn)不同密鑰電磁泄露信號(hào)的分類識(shí)別,并對(duì)比決策樹(shù)棵數(shù)、參數(shù)不同時(shí),識(shí)別準(zhǔn)確率的變化。通過(guò)與主成分分析(PCA)提取信號(hào)特征的方法進(jìn)行對(duì)比,實(shí)驗(yàn)表明,所設(shè)計(jì)的算法提高了分類準(zhǔn)確率。第三,本文提出將深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)Inception ResNet V2應(yīng)用到電磁泄露分析,分別使用不同網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、不同卷積核種類的Inception ResNet V2網(wǎng)絡(luò)對(duì)電磁泄露信號(hào)進(jìn)行分類實(shí)驗(yàn),研究了網(wǎng)絡(luò)參數(shù)不同時(shí)識(shí)別準(zhǔn)確率的變化,并由此選定最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Inception ResNet V2網(wǎng)絡(luò)的識(shí)別準(zhǔn)確率優(yōu)于梯度提升樹(shù)的識(shí)別準(zhǔn)確率。
【圖文】：

第１輪之前會(huì)進(jìn)行一次單獨(dú)的輪密鑰加，從第１輪到底９輪每一輪中依次完成字逡逑節(jié)替換、行移位、列混淆、輪密鑰加，第１０輪與前９輪不同，，僅僅實(shí)現(xiàn)字節(jié)替逡逑換、行移位和輪密鑰加。ＡＥＳ加密算法的每一輪都是可逆的，如圖２－１所示解密逡逑過(guò)程是加密過(guò)程的逆向運(yùn)算。逡逑ＡＥＳ算法是一種區(qū)塊加密算法，其進(jìn)行實(shí)現(xiàn)每種操作的單位是字節(jié)，也就逡逑按照字節(jié)逐一進(jìn)行操作，直到加密結(jié)束。其加解密過(guò)程如圖２－１所示：逡逑密鑰（１６字節(jié)）逡逑密鑰擴(kuò)展逡逑明文（１６字節(jié)）邐明文（１６字節(jié)）逡逑ｉ邐邐邐逡逑輪密鑰加邐Ｗ［０，３］邐—輪密鑰加—｜逡逑邐邋Ｉ邋邐邋ｇ逡逑邐；邐ｊ邐逆向字節(jié)代替逡逑｜字＾代替邐．．．ｍ逡逑Ｖ－邐邐逆向行移位逡逑？邋行移位邐卜逡逑？ｐ＝＝＝＾＝＝＝ｊ邐邐１邐｜邋�。澹暹婂义陷啠校圻姡蛇姡嫦颍鸹煜义希喢埽ц€加丨一邐邐邋Ｗ［４，７］邋邐ｒｊ一輪密鑰加—逡逑．Ｔ邐．邋Ｔ邋．．．．．．．ｉ逡逑……４—．—１邐｜逆向字節(jié)代替逡逑［瓷隹［］邐ｉ逆向＆代替１逡逑？ｉ邋行＋位邋｜邐—，邐卜邐；逡逑時(shí)列 —ｉ邐Ｉ邐丨逆向ｆ昆淆１逡逑｜輪密鑰加｜一邐Ｗ【３６，３９］邐４輪密，鑰加￣逡逑１邐７逡逑．＿邐１邐＾邐｜逆向字４

本文編號(hào)：2587728