基于SABL的抗DPA攻击可重构加法器设计

差分功耗分析(Differential Power Analysis,DPA)通过分析密码器件处理不同数据时的功耗差异来盗取密钥。运用具有功耗独立特性的灵敏放大型逻辑(Sense Amplifier Based Logic,SABL)设计密码器件可以有效防御DPA攻击。通过对SABL电路与传统加法器原理的研究,提出了一种能够抗DPA攻击的可重构加法器设计方案。首先,结合SABL电路特点得到具有抗DPA攻击性能的加法器电路;然后利用控制进位方式构成可重构加法器,支持4个8位数据或2个16位数据的加法运算。Spectre模拟验证表明,该加法器逻辑功能正确,与传统加法器相比功耗独立性能提升了97%,防御DPA攻击性能明显。

一种基于随机求反的S盒抗DPA攻击安全结构

DPA攻击(差分功耗攻击)作为一种重要的侧信道攻击方法,因其成功率较高而成为加密算法面临的主要威胁之一。S盒是分组加密算法(高级加密标准(AES)、国产商业密码(SM4)等)中唯一的非线性运算,很大程度上决定了相关加密算法的安全性。S盒的实现主要分为:查表法、组合逻辑和复合域方法。复合域方法因将S盒中的GF(28)域上的求逆运算分解到低阶域上而使其硬件实现具有高性能、低面积等优势。该文提出了一种基于随机求反的复合域S盒抗DPA攻击安全结构,并据此设计了两类抗DPA攻击的AES安全结构:一种是基于随机取反的AES安全结构(RC-AES安全结构),另一种是基于随机取反与一阶掩码结合的AES安全结构(RC-M-AES安全结构)。实验证明,相较于已知文献中基于掩码保护的AES,该文提出的RC-AES结构只需增加微小的面积开销就能有效抵抗DPA攻击,展现出显著的面积优势。同时,RC-M-AES安全结构能在微小面积开销下,构建出比单独掩码方案更安全的密码芯片结构。此外,提出的S盒安全结构不仅适用于AES,也适用于任何以替换函数作为唯一非线性运算的加密算法,具有较好的通用性。

面向NFC应用的DES/3DES算法研究与仿真实现

在分析DES/3DES密码算法及常用抗攻击策略的基础上,从DES算法的功耗点和代码的简易程度着手,进一步改进掩膜方法,提出了一种抗DPA攻击的DES/3DES改进算法,该算法可支持ECB和CBC工作模式。利用SystemC建立算法模型并进行验证,完成了满足NFC应用要求的DES/3DES密码协处理器的设计和仿真;建立了一套SystemC算法模型和RTL电路自动仿真系统,以减少开发周期及研发成本。对改进算法及电路所做的仿真验证了电路的有效性。

基于KLEIN密码的存储器加密技术

针对日益严峻的智能卡芯片数据存储安全威胁以及当前常用存储器加密技术的不足等问题,提出了基于轻量级分组密码算法KLEIN的智能卡存储器加密方法,设计实现了KLEIN密码算法的IP核,并给出性能与安全性的分析.与传统方法相比,本文方法可以保证智能卡芯片高效运行、抗DPA攻击和安全存储.