基于RSA密碼芯片的功耗分析攻擊的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,信息安全已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。密碼算法是確保信息安全的核心技術(shù),而密碼算法自身的安全性一直以來(lái)都是國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái),許多專家學(xué)者致力于從數(shù)學(xué)角度尋找密碼算法的缺陷,進(jìn)而獲得破解途徑,這需要積累大量的數(shù)學(xué)知識(shí),并且通常需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間。隨著密碼算法在現(xiàn)實(shí)生活中的不斷應(yīng)用,人們發(fā)現(xiàn)密碼設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)泄露很多信息,如執(zhí)行時(shí)間、功耗、電磁輻射等。利用這些數(shù)據(jù),再運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)加以分

2、析,可以比較容易的獲得密鑰信息,這種攻擊方法就是旁路攻擊。功耗分析攻擊是旁路攻擊中應(yīng)用最為廣泛的方法,它是根據(jù)設(shè)備操作與消耗的功耗之間的相關(guān)性推測(cè)密鑰信息,因其費(fèi)用低廉、密鑰搜索空間小等優(yōu)點(diǎn),已成為加密系統(tǒng)最具威脅性的攻擊方法。
　　公鑰密碼系統(tǒng)是現(xiàn)代密碼學(xué)中非常重要的分支系統(tǒng)。其中,RSA算法是公鑰密碼系統(tǒng)中得到認(rèn)可的一個(gè)非對(duì)稱的加密算法,它不僅可以用來(lái)加解密、數(shù)字簽名,而且在安全認(rèn)證方面起到了核心作用,已經(jīng)應(yīng)用在各種產(chǎn)品和平臺(tái)

3、之上。因此研究RSA密碼算法的抗功耗分析攻擊能力,對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)安全具有十分重要的意義。
　　本文以實(shí)驗(yàn)室所做的常用RSA密碼執(zhí)行算法及基于傳輸觸發(fā)體系架構(gòu)的RSA-RNS密碼算法的ASIC實(shí)現(xiàn)為例,針對(duì)簡(jiǎn)單功耗分析攻擊(SPA)和差分功耗分析攻擊(DPA),開(kāi)展了大量的研究工作。不僅對(duì)基于余數(shù)系統(tǒng)的RSA算法進(jìn)行了詳細(xì)研究,分析了其硬件實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵特點(diǎn),而且對(duì)功耗分析攻擊的基礎(chǔ)理論和具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了多方面的學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)了功耗分析攻

4、擊的仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1)利用EDA(Electronic Design Automation)工具設(shè)計(jì)功耗分析平臺(tái)的軟件流程并將其實(shí)現(xiàn)為密碼算法硬件設(shè)計(jì)的安全檢測(cè)平臺(tái),其中功耗分析攻擊部分是此平臺(tái)重點(diǎn),包括功耗采集和功耗分析兩部分內(nèi)容。
　　2)用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)功耗分析攻擊的多種算法:SEMD、MESD、ZEMD、CPA,并將其稱為功耗分析算法庫(kù),作為密碼算法硬件設(shè)計(jì)的安全檢測(cè)平臺(tái)中非常重要的一