抗功耗分析攻击逻辑的研究与实现
发布时间：2021-05-15 14:32
传统的密码分析主要是针对密码算法自身的安全性进行攻击。近年来,出现了一种新的密码分析方法——旁路攻击。当密码模块进行密码运算时,密码模块的运算时间、功耗和电磁场等旁路信息与密码模块中密钥有一定的相关性。旁路攻击是对上述旁路信息进行分析从而获得密码算法的密钥的一种密码分析技术。其中功耗分析攻击是一种非常有效的旁路攻击技术,它能够通过对密码模块的功耗行为进行分析来获取密钥值。现在的集成电路一般采用静态互补CMOS逻辑实现。静态互补CMOS逻辑电路的功耗行为依赖于电路处理的数据,这种功耗与运算数据的相关性是旁路信息泄露的根本原因。旁路信息泄露对于普通的电路模块没有影响,但是对密码模块等安全应用产生了巨大的威胁。因此在设计密码模块时,需要采用各种防护技术使其具有抗功耗分析攻击的能力。人们已经从算法与硬件等角度提出了多种旁路攻击防护技术。一种典型的硬件防护技术是采用具有特殊结构的逻辑门来设计实现密码模块。这种防护技术主要是用抗功耗分析攻击逻辑来设计实现密码模块,从而达到抗功耗分析攻击的目的。本文对抗功耗分析攻击逻辑进行了研究与实现。SABL与DDCVSL是两种典型的抗功耗分析攻击逻辑。本文首先在...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 密码学概述
1.2 旁路攻击
1.3 数字集成电路设计方法
1.3.1 全定制设计流程
1.3.2 半定制设计流程
1.4 课题研究现状与内容
1.4.1 国内外研究现状
1.4.2 课题研究的主要工作
1.5 本文结构
第二章 功耗分析攻击及其防护方法
2.1 旁路攻击
2.2 功耗分析攻击
2.2.1 静态互补CMOS 逻辑的功耗特性
2.2.2 简单功耗分析攻击
2.2.3 差分功耗分析攻击
2.3 功耗分析攻击防护方法
2.3.1 DPA 防护技术概述
2.3.2 伪装（Masking）
2.3.3 解相关（Decorrelation）
2.4 小结
第三章 抗功耗分析攻击逻辑的基本原理
3.1 抗功耗分析攻击逻辑的基本特性
3.2 DDCVSL
3.2.1 DDCVSL 逻辑功能描述
3.2.2 DDCVSL 基本逻辑门
3.3 SABL
3.3.1 SABL 逻辑功能描述
3.3.2 SABL 基本逻辑门
3.4 小结
第四章 抗功耗分析攻击逻辑标准单元的实现
4.1 标准单元设计实现流程
4.2 标准单元结构设计
4.3 晶体管具体长宽设置
4.4 标准单元的特征描述
4.4.1 传播延时与输出斜坡时间
4.4.2 输入引脚电容
4.4.3 功耗
4.4.4 面积
4.5 仿真环境
4.6 标准单元的特征化结果
4.7 小结
第五章 DDCVSL 与SABL 两种逻辑比较分析
5.1 制造工艺对各种逻辑抗功耗分析特性的影响
5.2 逻辑单元比较的评价尺度
5.2.1 标准功耗偏差（NED）
5.2.2 标准电流偏差（NCD）
5.2.3 传播延时
5.2.4 功耗
5.2.5 版图面积
5.3 不同逻辑的仿真结果
5.4 不同逻辑比较分析
5.5 小结
第六章 抗功耗分析攻击密码模块的实现
6.1 基于双轨逻辑的密码模块设计流程
6.1.1 双轨逻辑与传统半定制设计流程的兼容性
6.1.2 改进的半定制设计流程
6.1.3 网表转换
6.1.4 布局布线
6.2 S-盒密码模块
6.3 S-盒密码模块的实现比较
6.4 小结
第七章 结束语
7.1 全文总结
7.2 未来的研究目标
致谢
参考文献
作者在攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]防DPA攻击的两种不同逻辑比较研究[J]. 石伟,戴葵,童元满,龚锐,王志英. 计算机工程与科学. 2007(05)
[2]RSA密码算法的功耗轨迹分析及其防御措施[J]. 韩军,曾晓洋,汤庭鳌. 计算机学报. 2006(04)
[3]平稳与平衡——椭圆曲线密码体制抗旁信道攻击的策略与手段[J]. 刘铎,戴一奇,王道顺. 计算机研究与发展. 2005(10)
[4]异步集成电路C标准单元的设计与实现[J]. 龚锐,王蕾,戴葵,王志英. 微电子学与计算机. 2005(01)
[5]抗侧沟道泄漏信息攻击的安全RSA-CRT算法研究[J]. 蒋惠萍,毛志刚. 哈尔滨工业大学学报. 2004(12)
[6]对智能卡进行微分功耗分析攻击的方法研究[J]. 谢满德,沈海斌,竺红卫. 微电子学. 2004(06)
[7]一种抗差分功耗攻击的改进DES算法及其硬件实现[J]. 蒋惠萍,毛志刚. 计算机学报. 2004(03)
[8]防止差分功耗分析的安全DES模块的MASK技术研究[J]. 蒋惠萍,毛志刚. 电子器件. 2003(02)
[9]DPA方法对加密系统的FPGA旁路攻击研究[J]. 周开民,陈开颜,赵强,褚杰,张鹏. 军械工程学院学报. 2006 (02)
本文编号：3187805
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 密码学概述
1.2 旁路攻击
1.3 数字集成电路设计方法
1.3.1 全定制设计流程
1.3.2 半定制设计流程
1.4 课题研究现状与内容
1.4.1 国内外研究现状
1.4.2 课题研究的主要工作
1.5 本文结构
第二章 功耗分析攻击及其防护方法
2.1 旁路攻击
2.2 功耗分析攻击
2.2.1 静态互补CMOS 逻辑的功耗特性
2.2.2 简单功耗分析攻击
2.2.3 差分功耗分析攻击
2.3 功耗分析攻击防护方法
2.3.1 DPA 防护技术概述
2.3.2 伪装（Masking）
2.3.3 解相关（Decorrelation）
2.4 小结
第三章 抗功耗分析攻击逻辑的基本原理
3.1 抗功耗分析攻击逻辑的基本特性
3.2 DDCVSL
3.2.1 DDCVSL 逻辑功能描述
3.2.2 DDCVSL 基本逻辑门
3.3 SABL
3.3.1 SABL 逻辑功能描述
3.3.2 SABL 基本逻辑门
3.4 小结
第四章 抗功耗分析攻击逻辑标准单元的实现
4.1 标准单元设计实现流程
4.2 标准单元结构设计
4.3 晶体管具体长宽设置
4.4 标准单元的特征描述
4.4.1 传播延时与输出斜坡时间
4.4.2 输入引脚电容
4.4.3 功耗
4.4.4 面积
4.5 仿真环境
4.6 标准单元的特征化结果
4.7 小结
第五章 DDCVSL 与SABL 两种逻辑比较分析
5.1 制造工艺对各种逻辑抗功耗分析特性的影响
5.2 逻辑单元比较的评价尺度
5.2.1 标准功耗偏差（NED）
5.2.2 标准电流偏差（NCD）
5.2.3 传播延时
5.2.4 功耗
5.2.5 版图面积
5.3 不同逻辑的仿真结果
5.4 不同逻辑比较分析
5.5 小结
第六章 抗功耗分析攻击密码模块的实现
6.1 基于双轨逻辑的密码模块设计流程
6.1.1 双轨逻辑与传统半定制设计流程的兼容性
6.1.2 改进的半定制设计流程
6.1.3 网表转换
6.1.4 布局布线
6.2 S-盒密码模块
6.3 S-盒密码模块的实现比较
6.4 小结
第七章 结束语
7.1 全文总结
7.2 未来的研究目标
致谢
参考文献
作者在攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]防DPA攻击的两种不同逻辑比较研究[J]. 石伟,戴葵,童元满,龚锐,王志英. 计算机工程与科学. 2007(05)
[2]RSA密码算法的功耗轨迹分析及其防御措施[J]. 韩军,曾晓洋,汤庭鳌. 计算机学报. 2006(04)
[3]平稳与平衡——椭圆曲线密码体制抗旁信道攻击的策略与手段[J]. 刘铎,戴一奇,王道顺. 计算机研究与发展. 2005(10)
[4]异步集成电路C标准单元的设计与实现[J]. 龚锐,王蕾,戴葵,王志英. 微电子学与计算机. 2005(01)
[5]抗侧沟道泄漏信息攻击的安全RSA-CRT算法研究[J]. 蒋惠萍,毛志刚. 哈尔滨工业大学学报. 2004(12)
[6]对智能卡进行微分功耗分析攻击的方法研究[J]. 谢满德,沈海斌,竺红卫. 微电子学. 2004(06)
[7]一种抗差分功耗攻击的改进DES算法及其硬件实现[J]. 蒋惠萍,毛志刚. 计算机学报. 2004(03)
[8]防止差分功耗分析的安全DES模块的MASK技术研究[J]. 蒋惠萍,毛志刚. 电子器件. 2003(02)
[9]DPA方法对加密系统的FPGA旁路攻击研究[J]. 周开民,陈开颜,赵强,褚杰,张鹏. 军械工程学院学报. 2006 (02)
本文编号：3187805
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