基于WDDL和行波流水技术的抗功耗攻击高性能分组密码协处理器设计与实现

该文结合WDDL逻辑和行波流水技术,给出了分组密码协处理器的设计方法和设计流程.该设计流程实现简单,最大限度地利用了现有的成熟EDA工具.这种协处理器不仅能有效抗功耗攻击,而且具有运算性能高和功耗低的优势.文中以DES算法为例,给出了基于WDDL和行波流水技术的协处理器.实验结果表明,文中给出的分组密码协处理器设计方法以一定的芯片面积为代价获得了抗功耗攻击的能力,具有高运算性能和低功耗的优势.

波动动态差分逻辑RISC-V CPU芯核的功耗抑制技术研究

差分功耗分析(DPA)攻击不仅威胁加密硬件,对加密软件的安全性也构成严重挑战。将波动动态差分逻辑(WDDL)技术应用在RISC-V指令集的处理器芯核上可减少功耗信息的泄露。但是,WDDL技术会给电路引入巨大的功耗开销。该文针对基于WDDL的RISC-V处理器芯核提出两种功耗抑制方法。虽然随机预充电使能技术与指令无关,而预充电使能指令技术需要扩充指令集,但这两种方法都是属于轻量级的设计改进。仿真结果表明,采用了随机预充电使能技术和预充电使能指令技术的Rocket芯核的电路功耗分别是原始的WDDL Rocekt芯核功耗的42%和36.4%。

基于FPGA平台的电路级抗差分功耗分析研究

研究DPA攻击方法以及相应的电路级防护技术,提出在FPGA(现场可编程门阵列)上实现WDDL的设计方法以及适用于FPGA的对称布线技术,随后在FPGA平台上实现一个4位加法器并进行功耗分析。实验结果表明,WDDL电路的功耗波动比普通电路有较明显的下降。WDDL结构以一定的芯片面积为代价,可有效降低FPGA功耗与数据的相关性,具有较好的抗DPA(差分功耗分析)攻击性能。

基于量子退火算法的DPA防御系统优化

在ECC侧信道攻击以及各种抗攻击方法中,目前研究最多的为功耗攻击。一方面,对于攻击者而言,因为简单能量分析(SPA)方法与密码实现算法有较大关联,使其攻击密码的难度较高;另一方面,对于差分功耗分析(DPA),通过多条功率消耗轨迹的分析即可破解得到相应的密钥,难度较低。当前,功耗平衡方法是应用较多的对抗手段。文章利用量子退火算法对基于WDDL的抗功耗攻击方法进行优化,减少不必要的附加单元,相对于基于传统模拟退火算法的ExCCel优化算法,量子退火算法可以以更高的概率更快获得最优解。该方法可在很大程度上节省电路面积和能耗,同时提高系统的抗差分功耗攻击能力。

SPA和DPA攻击与防御技术新进展

综述SPA和DPA攻击与防御技术的最新进展情况,在攻击方面,针对不同的密码算法实现方式,详细描述SPA、DPA和二阶DPA攻击技术.防御技术分别介绍了各种掩码技术、时钟扰乱技术以及基于双轨互补CMOS的功耗平衡技术,并分析了这些技术中的优缺点,最后对该领域未来可能的研究方向和研究重点进行了展望.