本文關(guān)鍵詞：密碼芯片能量分析研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代密碼技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,兩者的結(jié)合日趨緊密,密碼協(xié)議和算法的應(yīng)用通常都是以軟件方式在通用處理器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的,或者運(yùn)行在定制的硬件單元上,這類密碼芯片在現(xiàn)代信息安全中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,如手機(jī)卡、銀行卡、USB口令等,密碼芯片已經(jīng)和我們?nèi)粘５墓ぷ魃罱Y(jié)合的越來越緊密。然而,物理元件的使用必然會(huì)與其所處的環(huán)境發(fā)生物理交互作用,因此,物理器件的信息泄漏是不可避免的。在傳統(tǒng)密碼攻擊方法中,攻擊一個(gè)密碼算法時(shí),首先就是深入研究這個(gè)密碼算法的實(shí)現(xiàn),找出算法存在的漏洞,然后運(yùn)用數(shù)學(xué)的知識(shí)對(duì)密碼算法進(jìn)行破譯。這是最初最傳統(tǒng)的攻擊方法。而側(cè)信道分析技術(shù)(Side Channel Attack, SCA)是利用電子芯片在進(jìn)行加解密時(shí),計(jì)量密碼芯片與外界環(huán)境的物理交互信息,利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中相關(guān)性計(jì)算方法,來得到密鑰信息。對(duì)密碼系統(tǒng)的攻擊往往客觀上分為入侵式、半入侵式、非入侵式,側(cè)信道這種攻擊的非入侵方式對(duì)密碼設(shè)備的安全性造成了巨大威脅。國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得可觀的成果,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多種側(cè)信道攻擊方法。Kocher在十余年前,提出了計(jì)時(shí)攻擊和能量分析攻擊,這類側(cè)信道攻擊方法是依據(jù)密碼設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)和在運(yùn)行加密算法過程中不同時(shí)間點(diǎn)所獲得的物理測(cè)量之間存在相關(guān)性,而這種相關(guān)性往往和密鑰信息以及相應(yīng)的操作數(shù)據(jù)直接關(guān)聯(lián)。隨著側(cè)信道攻擊技術(shù)的不斷發(fā)展,已經(jīng)有許多方法被發(fā)表。目前,能量分析攻擊方法是最強(qiáng)大的側(cè)信道攻擊方法之一,因?yàn)楝F(xiàn)在的密碼算法都是在電子元器件所構(gòu)成的大規(guī)模集成電路上面實(shí)現(xiàn)的,因此在進(jìn)行邏輯0與邏輯1的交互過程中,一定會(huì)有高電平和低電平的差異,這類物理元件的電磁泄漏是很難避免的,這就為能量攻擊提供了基礎(chǔ)。常用的方法有簡(jiǎn)單能量分析攻擊(Simple Power Analysis, SPA)、差分能量分析攻擊(Differential Power Analysis, DPA)、相關(guān)能量分析攻擊(Correlation Power Analysis, CPA)。本文首先介紹了密碼學(xué)常用算法的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和加解密過程,包括對(duì)稱算法和非對(duì)稱算法。然后,分析智能芯片的電路結(jié)構(gòu),以及它們?cè)谶\(yùn)行加解密算法時(shí)產(chǎn)生能量損耗的原理,給出常用的側(cè)信道能量分析攻擊的電路原理圖,重點(diǎn)介紹了簡(jiǎn)單能量分析攻擊和差分能量分析攻擊的攻擊原理。最后,利用實(shí)驗(yàn)室具體設(shè)備對(duì)DES密碼芯片和AES密碼芯片進(jìn)行了具體的攻擊和分析實(shí)驗(yàn),取得較好效果。通過對(duì)攻擊實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),提出較為通用的能量分析攻擊實(shí)驗(yàn)方法。
【關(guān)鍵詞】：密碼芯片 側(cè)信道攻擊 能量分析攻擊 簡(jiǎn)單能量分析 差分能量分析
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN918.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符號(hào)說明12-13
• 第一章 緒論13-17
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究歷史與現(xiàn)狀14-16
• 1.3 文章主要內(nèi)容16
• 1.4 論文組成16-17
• 第二章 相關(guān)密碼學(xué)知識(shí)17-22
• 2.1 DES加密算法介紹17-19
• 2.2 AES加密算法介紹19-20
• 2.3 RSA加密算法介紹20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第三章 能量分析相關(guān)知識(shí)22-28
• 3.1 能量損耗成因22-24
• 3.2 能量仿真模型24-25
• 3.3 能量跡曲線25-27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 第四章 能量分析方法28-36
• 4.1 簡(jiǎn)單能量分析攻擊28-31
• 4.2 差分能量分析攻擊31-33
• 4.3 側(cè)信道攻擊防御簡(jiǎn)介33-34
• 4.3.1 隱藏技術(shù)34
• 4.3.2 掩碼技術(shù)34
• 4.4 本章小結(jié)34-36
• 第五章 能量分析攻擊實(shí)驗(yàn)36-46
• 5.1 DES密碼芯片攻擊測(cè)試37-41
• 5.2 AES-128密碼芯片攻擊測(cè)試41-44
• 5.3 能量分析攻擊實(shí)驗(yàn)總結(jié)44
• 5.4 本章小結(jié)44-46
• 第六章 結(jié)束語46-47
• 6.1 本文完成的主要工作46
• 6.2 本文的研究意見46-47
• 參考文獻(xiàn)47-50
• 致謝50-51
• 附件51

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 吳訓(xùn)威,韋健;CMOS電路的功耗分析及基于PSPICE模擬的功耗估計(jì)[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2000年02期

2 趙躍華;趙加;韓牟;;一種針對(duì)RSA抗側(cè)信道攻擊的改進(jìn)窗口算法[J];計(jì)算機(jī)工程;2013年06期

3 陳潔;從RSA密碼體制看現(xiàn)代密碼學(xué)[J];中國(guó)教育技術(shù)裝備;2005年09期

  本文關(guān)鍵詞：密碼芯片能量分析研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：288250