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%。

抗功耗攻击的逻辑电路研究

通过分析双轨电路的主要功耗泄露类型,评估了传统抗功耗攻击逻辑电路的安全性,指出其安全性漏洞。针对其漏洞,对LBDL电路进行改进,并提出了一种将改进后的电路与掩码技术相结合的MLBDL电路。Hspice仿真实验表明,MLBDL电路不仅能够消除由双轨信号布线差异引起的功耗泄露,而且能够消除由输入延时差异引起的功耗泄露,其抗功耗攻击能力显著增强。