輕量級分組密碼算法的功耗分析及防御技術(shù)研究.pdf

1、智能卡、物聯(lián)網(wǎng)RFID設備越來越多的被應用到金融、物流、制造業(yè)等眾多領域,保護這一類設備中信息的安全關乎到國民經(jīng)濟的發(fā)展和國家信息的安全。然而,由于這些設備對資源、功耗有著苛刻的要求,傳統(tǒng)的密碼算法已經(jīng)不再適用。在這類設備中,使用輕量級密碼算法進行數(shù)據(jù)加密,是目前比較常用的安全解決方案。
　　功耗分析攻擊是通過分析密碼設備在加密過程中的功耗變化與處理數(shù)據(jù)的相關性,推測出密鑰的一種方法,該方法給信息安全帶來了巨大挑戰(zhàn)。由于輕量級密碼

2、設備易受到功耗分析攻擊,且輕量級設備對硬件資源和功耗有著嚴格的要求。因此,對輕量級密碼設備的抗功耗分析攻擊能力進行正確評估,并找到抵御功耗分析攻擊的輕量級解決方案,具有重要的理論意義和應用價值。
　　在對抗功耗分析攻擊方案的研究中,首先,研究了輕量級密碼算法PRESENT,并利用硬件描述語言Verilog對其進行了硬件實現(xiàn)。同時,分析了基于相關系數(shù)的功耗分析(CPA)攻擊理論基礎。而后,搭建了基于PrimeTimePX的功耗模擬平

3、臺和基于FPGA的真實電路功耗采集平臺。針對兩種方式采集到的功耗信息,分別利用MATLAB進行數(shù)學分析,實現(xiàn)了對PRESENT算法的CPA攻擊。最后,針對抗CPA攻擊的輕量級實現(xiàn),研究了threshold型掩碼方案,并將其應用于PRESENT算法中,其中,設計了基于FPGA的真隨機數(shù)發(fā)生器。
　　通過本文的理論研究及相關的實驗,證實了PRESENT密碼算法極易受到功耗分析攻擊,沒有防御措施的PRESENT是不安全的。所應用的thr