在密碼算法執(zhí)行過程中,必須依托密碼設(shè)備采用軟件或硬件的實(shí)現(xiàn)方式來實(shí)現(xiàn)密碼算法。這些密碼設(shè)備在運(yùn)行過程中,總會伴隨著“側(cè)信息”的產(chǎn)生,例如能量的消耗、電磁的輻射等,這些側(cè)信息對密碼設(shè)備的安全產(chǎn)生了重大的隱患。而能量分析攻擊是一種采集密碼算法運(yùn)行過程中的能量信息來分析破解秘密信息的一種方法,能量分析攻擊以攻擊效果顯著、且成本較低、攻擊手段簡單的特點(diǎn),嚴(yán)重的威脅密碼設(shè)備的安全性。AES算法的全稱為Advanced Encryption Standard,即高級加密標(biāo)準(zhǔn),由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197,并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn),并沿用至今,為使用最為廣泛的分組加密算法之一。本文依托能量攻擊平臺,針對采用基于SOC芯片的軟實(shí)現(xiàn)AES加密算法的安全智能卡設(shè)備進(jìn)行差分能量分析(Differential Power Analysis,DPA)的研究。對DPA攻擊所涉及的能量跡預(yù)處理、能量泄漏模型、攻擊方法的選擇等進(jìn)行了系統(tǒng)化的實(shí)驗(yàn)與研究。并實(shí)現(xiàn)了一階DPA攻擊、使用亂序隱藏策略算法的DPA攻擊、以及使用掩碼防護(hù)策略的二階DPA...

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
引言
    0.1 課題研究背景與意義
        0.1.1 信息安全與密碼算法
        0.1.2 安全SOC芯片的廣泛應(yīng)用
    0.2 高級加密標(biāo)準(zhǔn)AES
    0.3 能量分析攻擊
    0.4 密碼算法的實(shí)現(xiàn)方式
    0.5 論文主要工作和章節(jié)安排
第1章 AES算法的原理與實(shí)現(xiàn)
    1.1 AES的加密算法
        1.1.1 AES的加密算法的算法描述
        1.1.2 AES的密鑰擴(kuò)展算法
        1.1.3 字節(jié)代換
        1.1.4 行移位
        1.1.5 列混合
        1.1.6 輪密鑰加
    1.2 AES的解密算法
        1.2.1 AES的解密算法的算法描述
        1.2.2 逆字節(jié)代換
        1.2.3 逆行移位
        1.2.4 逆列混合
    1.3 本章小結(jié)
第2章 AES加密算法的DPA攻擊與防護(hù)理論
    2.1 AES加密算法攻擊理論概述
        2.1.1 密碼設(shè)備的能量消耗
        2.1.2 能量跡的組成
        2.1.3 一階DPA攻擊原理
        2.1.4 能量模型
        2.1.5 攻擊中間值的選擇
        2.1.6 DPA攻擊的能量跡的數(shù)量
    2.2 AES加密算法的抗DPA攻擊技術(shù)
        2.2.1 隱藏技術(shù)
        2.2.2 掩碼技術(shù)
    2.3 AES加密算法二階DPA攻擊原理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 AES加密算法的DPA攻擊實(shí)現(xiàn)
    3.1 能量分析攻擊實(shí)驗(yàn)平臺的組成
    3.2 能量跡和數(shù)據(jù)采集
    3.3 能量跡預(yù)處理
        3.3.1 濾諧波
        3.3.2 低通濾波
        3.3.3 對齊
    3.4 AES加密算法的DPA攻擊結(jié)果
        3.4.1 一階DPA攻擊結(jié)果
        3.4.2 針對采用亂序隱藏技術(shù)的DPA攻擊結(jié)果
        3.4.3 二階DPA攻擊結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 AES加密算法的抗DPA攻擊設(shè)計(jì)
    4.1 適用于軟件實(shí)現(xiàn)的AES加密抗DPA攻擊方案設(shè)計(jì)
        4.1.1 RSM方案的概述
        4.1.2 掩碼補(bǔ)償操作在線計(jì)算引起的安全漏洞分析
        4.1.3 改進(jìn)RSM方案的軟實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)
        4.1.4 改進(jìn)方案的分析與驗(yàn)證
    4.2 適用于硬件實(shí)現(xiàn)的AES抗 DPA攻擊加密算法核設(shè)計(jì)
        4.2.1 硬件實(shí)現(xiàn)掩碼方案的概述
        4.2.2 AES加密硬件掩碼方案的實(shí)現(xiàn)的流程
        4.2.3 硬件掩碼S盒方案
        4.2.4 AES加密硬件掩碼方案安全性分析
        4.2.5 AES加密硬件掩碼方案仿真驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄 A AES加密算法DPA攻擊結(jié)果
    A.1 軟實(shí)現(xiàn)無防護(hù)方案攻擊結(jié)果
    A.2 軟實(shí)現(xiàn)S盒亂序方案攻擊結(jié)果
    A.3 軟實(shí)現(xiàn)S盒掩碼方案攻擊結(jié)果
    A.4 改進(jìn)的軟實(shí)現(xiàn)掩碼方案攻擊結(jié)果



本文編號：3804718