隨著網(wǎng)絡接入技術的飛速發(fā)展,高速接入網(wǎng)絡中的信息安全已經(jīng)成為人們關注的熱點問題。AES-GCM加密算法可以解決高速接入網(wǎng)中潛在的竊聽以及假冒威脅,已被廣泛應用于現(xiàn)行的高速接入網(wǎng)絡中保護敏感數(shù)據(jù)。旁路攻擊是一種新型密碼分析技術,通過分析密碼電路泄漏的旁路信息破解密鑰。以功耗攻擊為代表的旁路攻擊技術發(fā)展迅速,已經(jīng)對密碼電路構(gòu)成了巨大威脅。AES-GCM密碼電路中數(shù)據(jù)加密部分存在可被功耗攻擊的漏洞,為了提升電路的安全性,需要對AES-GCM密碼電路的功耗攻擊及防御措施進行研究。論文的主要工作是研究AES-GCM密碼電路的高階差分功耗攻擊HO-DPA和碰撞攻擊CA以及它們的防御措施。根據(jù)AES-GCM加密算法特點,設計了一種高速AES-GCM電路結(jié)構(gòu),提出了基于延時分析的AES電路流水線劃分方法,結(jié)合Karatsuba算法和快速求余算法改進了有限域乘法器的結(jié)構(gòu)設計,實現(xiàn)了6級流水結(jié)構(gòu)的比特并行乘法器。為了簡化HO-DPA攻擊過程,基于HO-DPA原理以及Synopsys IC設計工具和SIMC 0.18μm工藝庫,設計了HO-DPA仿真平臺并成功攻擊了一階全掩碼AES加密電路,該平臺是驗證相關... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
        1.1.1 AES-GCM概述
        1.1.2 旁路攻擊簡介
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高速AES加密電路研究現(xiàn)狀
        1.2.2 高速GHASH電路研究現(xiàn)狀
        1.2.3 高階差分功耗攻擊研究現(xiàn)狀
        1.2.4 碰撞攻擊研究現(xiàn)狀
        1.2.5 功耗攻擊防御措施的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 高速AES-GCM密碼電路總體結(jié)構(gòu)設計
    2.1 AES-GCM算法加密過程
    2.2 典型AES-GCM電路結(jié)構(gòu)分析
        2.2.1 并行式AES-GCM電路結(jié)構(gòu)問題分析
        2.2.2 串行式AES-GCM電路結(jié)構(gòu)問題分析
    2.3 高速AES-GCM電路結(jié)構(gòu)設計
    2.4 本章小結(jié)
第三章 高速AES-GCM密碼電路關鍵技術研究與實現(xiàn)
    3.1 高速AES加密電路設計
        3.1.1 AES加密運算原理
        3.1.2 復合域S盒的設計與優(yōu)化
        3.1.3 流水線結(jié)構(gòu)AES電路設計
        3.1.4 仿真綜合與性能分析
    3.2 高速有限域乘法器設計
        3.2.1 比特并行乘法器的設計方法
        3.2.2 流水線Karatsuba乘法器的設計
        3.2.3 仿真綜合與性能分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 高階差分功耗攻擊及防御措施的研究與實現(xiàn)
    4.1 高階差分功耗攻擊基本原理
    4.2 高階差分功耗攻擊仿真平臺的設計
        4.2.1 掩碼AES加密電路設計
        4.2.2 HO-DPA攻擊模塊的設計
    4.3 抗HO-DPA的掩碼策略研究
    4.4 仿真實驗與分析
        4.4.1 HO-DPA攻擊仿真實驗與分析
        4.4.2 HO-DPA防御措施仿真驗證
    4.5 本章小結(jié)
第五章 碰撞攻擊及防御措施的研究與實現(xiàn)
    5.1 碰撞攻擊基本原理
        5.1.1 碰撞位置的選擇
        5.1.2 碰撞的檢測方法
    5.2 針對掩碼AES-GCM密碼電路的碰撞攻擊
        5.2.1 碰撞區(qū)分器
        5.2.2 檢測碰撞
        5.2.3 容錯碰撞鏈的設計
        5.2.4 碰撞攻擊仿真實驗驗證
    5.3 基于隨機延時的并行S盒的防御措施
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Efficient collision attacks on smart card implementations of masked AES[J]. WANG An,WANG ZongYue,ZHENG XueXin,WANG XiaoMei,CHEN Man,ZHANG GuoShuang,WU LiJi.  Science China（Information Sciences）. 2015(05)
[2]針對掩碼AES的選擇明文和二階DPA組合攻擊[J]. 王飛宇,陳波濤,劉劍峰,苑志剛,鄭曉光.  密碼學報. 2014(06)
[3]基于FPGA實現(xiàn)AES的側(cè)信道碰撞攻擊[J]. 郭建飛,王忠,嚴迎建,郭朋飛.  電子技術應用. 2014(10)
[4]針對密碼算法的高階DPA攻擊方法研究[J]. 趙東艷,何軍.  電子技術應用. 2013(10)
[5]IEEE802.1AE中GCM的高速硬件實現(xiàn)[J]. 趙晶晶,李麗,潘紅兵,許俊,吳志剛,林軍.  電子與信息學報. 2010(06)
[6]基于WDDL和行波流水技術的抗功耗攻擊高性能分組密碼協(xié)處理器設計與實現(xiàn)[J]. 童元滿,王志英,戴葵,陸洪毅,石偉.  計算機學報. 2008(05)
[7]識別密碼算法具體實現(xiàn)中潛在功耗攻擊的理論分析方法[J]. 童元滿,王志英,戴葵,陸洪毅.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2008(03)
[8]用于密碼芯片抗功耗攻擊的功耗平衡加法器[J]. 李翔宇,孫義和.  半導體學報. 2005(08)

博士論文
[1]密碼芯片系統(tǒng)集成關鍵技術研究[D]. 王安.山東大學 2011

碩士論文
[1]抗功耗攻擊的AES密碼算法硬件設計[D]. 苑志剛.西安電子科技大學 2014



本文編號：3270030