發(fā)布時間：2017-06-08 02:16

  本文關鍵詞：抗功耗攻擊型ECC協(xié)處理器的設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：信息安全是一個關乎國家主權及安全、社會穩(wěn)定、民族文化傳承和發(fā)揚的重要問題。而密碼技術是信息安全的核心,是保證信息完整性、保密性和安全性不可或缺的技術�；跈E圓曲線離散對數(shù)問題的橢圓曲線密碼體制(Elliptic Curves Cryptography,ECC)是公鑰密碼體制的一種,與目前主流的公鑰密碼體制RSA相比,因為其具有安全性高、計算量小、處理速度快、存儲空間小、帶寬要求低等優(yōu)勢而被認為是未來替代RSA的公鑰密碼體制。然而隨著ECC在信息安全領域的應用不斷推廣,針對ECC的密碼攻擊技術也日臻成熟,特別是功耗攻擊技術,主要利用密碼芯片工作過程中的瞬時功耗依賴于芯片所處理的數(shù)據(jù)和所執(zhí)行的操作來獲取芯片中的私密信息�；谝陨媳尘�,本文首先對橢圓曲線密碼體制的數(shù)學理論進行了深入的探討,并在此基礎上著重研究了橢圓曲線密碼體制的核心運算模塊標量乘模塊的硬件實現(xiàn)。在硬件實現(xiàn)時,將ECC標量乘模塊劃分為二元域運算層和橢圓曲線運算層分別進行設計,設計出了二元域運算層的模加、模乘、模平方及模逆模塊和橢圓曲線運算層的點加、倍點等模塊,采用射影坐標系上Montgomery標量乘算法實現(xiàn)了標量乘模塊,并對各個模塊進行了功能驗證。然后,深入研究了功耗攻擊理論以及針對ECC密碼體制的安全防護技術,在此基礎上采用隨機化坐標軸的方式對射影坐標系上的Montgomery標量乘算法進行了優(yōu)化,在算法層面上提出了ECC標量乘抗功耗攻擊防護方案,并根據(jù)該防護方案設計出了一款具有抗功耗攻擊性能的ECC標量乘模塊,并驗證了其功能上的正確性。最后通過功耗攻擊實驗對其安全性進行了分析,證明了其具有抗功耗攻擊的能力。
【關鍵詞】：信息安全 橢圓曲線密碼體制 功耗攻擊
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN918.1;TP332
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景和意義8-10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 橢圓曲線密碼體制研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 功耗攻擊及其防御技術研究現(xiàn)狀11
• 1.3 本文主要研究內容11-12
• 1.4 論文結構安排12-13
• 第2章 橢圓曲線密碼體制理論基礎13-21
• 2.1 群和有限域理論簡介13-14
• 2.2 橢圓曲線密碼體制簡介14-18
• 2.2.1 橢圓曲線理論14-17
• 2.2.2 橢圓曲線離散對數(shù)問題17
• 2.2.3 橢圓曲線加解密協(xié)議17-18
• 2.3 ECC實現(xiàn)的層次結構18-19
• 2.4 ECC實現(xiàn)的參數(shù)選取19-20
• 2.5 本章小結20-21
• 第3章 二元域運算層各模塊設計21-32
• 3.1 模加算法及實現(xiàn)21-22
• 3.1.1 模加算法概述21
• 3.1.2 模加設計與仿真21-22
• 3.2 模乘算法及實現(xiàn)22-24
• 3.2.1 模乘算法概述22-23
• 3.2.2 模乘設計與仿真23-24
• 3.3 模平方算法及實現(xiàn)24-26
• 3.3.1 模平方算法概述24-26
• 3.3.2 模平方設計與仿真26
• 3.4 模逆算法及實現(xiàn)26-31
• 3.4.1 模逆算法概述26-28
• 3.4.2 模逆設計與仿真28-31
• 3.5 本章小結31-32
• 第4章 橢圓曲線上標量乘模塊的設計32-54
• 4.1 常用ECC標量乘算法與性能比較32-36
• 4.1.1 二進制算法32-33
• 4.1.2 二進制NAF算法33-34
• 4.1.3 Montgomery算法34-35
• 4.1.4 標量乘算法的性能比較35-36
• 4.2 ECC標量乘模塊的設計36-48
• 4.2.1 標量乘模塊總體架構36-37
• 4.2.2 標量乘核心運算模塊的實現(xiàn)37-43
• 4.2.3 標量乘坐標轉換模塊的實現(xiàn)43-47
• 4.2.4 標量乘模塊的實現(xiàn)47-48
• 4.3 標量乘模塊的驗證與性能評估48-53
• 4.3.1 標量乘模塊功能仿真48-52
• 4.3.2 標量乘模塊性能分析52-53
• 4.4 本章小結53-54
• 第5章 ECC芯片安全防護技術研究54-69
• 5.1 功耗攻擊技術基本理論54-58
• 5.1.1 功耗攻擊的物理基礎55
• 5.1.2 功耗攻擊分類與簡介55-58
• 5.2 ECC標量乘安全性分析與防護方案58-61
• 5.2.1 ECC標量乘算法安全性分析58-59
• 5.2.2 ECC標量乘防護方案59-61
• 5.3 抗功耗攻擊型ECC標量乘模塊的設計61-65
• 5.3.1 射影坐標系到仿射坐標系轉換模塊的實現(xiàn)62-63
• 5.3.2 抗功耗攻擊標量乘模塊的實現(xiàn)63-65
• 5.3.3 抗功耗攻擊型標量乘模塊的驗證65
• 5.4 ECC標量乘模塊安全性分析65-67
• 5.5 本章小結67-69
• 結論69-71
• 參考文獻71-76
• 致謝76

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  本文關鍵詞：抗功耗攻擊型ECC協(xié)處理器的設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：431085