Secure and efficient elliptic curve cryptography resists side-channel attacks

An embedded cryptosystem needs higher reconfiguration capability and security. After analyzing the newly emerging side-channel attacks on elliptic curve cryptosystem （ECC）, an efficient fractional width-w NAF （FWNAF） algorithm is proposed to secure ECC scalar multiplication from these attacks. This algorithm adopts the fractional window method and probabilistic SPA scheme to reconfigure the pre-computed table, and it allows designers to make a dynamic configuration on pre-computed table. And then, it is enhanced to resist SPA, DPA, RPA and ZPA attacks by using the random masking method. Compared with the WBRIP and EBRIP methods, our proposals has the lowest total computation cost and reduce the shake phenomenon due to sharp fluctuation on computation performance.

真实环境下对幂剩余指数的SDPA攻击

介绍边信道攻击的概念和研究背景,研究幂剩余算法及BR算法从右至左的实现过程,指出在实际应用中,使用简单能量分析对幂剩余算法进行攻击时,攻击者需要了解算法的具体运算过程,同时还需具备一定经验,否则不易找到能量消耗曲线与指数信息之间的准确对应关系,且用户稍加防范即可使攻击失效。提出一种简单差分能量分析攻击方法,可以更容易地得到指数信息,并使实验结果更准确。通过真实环境下的实验,进一步证实了该方法的可行性和正确性。

抗SPA攻击的快速标量乘法

标量乘法是椭圆曲线密码的基本运算,也是最耗时的运算,其运算效率直接决定着椭圆曲线密码的性能,其安全性直接影响到椭圆曲线密码系统的安全性。设计了基于NAF表示的抗SPA攻击的标量乘法算法。算法迭代体每轮处理标量NAF表示的多‘位’,消除了每轮迭代的能量消耗差异,实现了抵抗SPA攻击的目标。对比分析表明,与以往研究相比,所得算法的效率有较大幅度的提升。同时,所得算法不依赖于任何密码协处理器,具有较好的通用性。

区块链的椭圆曲线密码算法侧信道安全分析

区块链是一种全新的去中心化的分布式计算技术,它利用密码技术保障区块链数据的完整性、匿名性、隐私和不可篡改性,而区块链共识机制的计算效率成为阻碍其发展瓶颈之一,因此区块链硬件化成为趋势.然而,侧信道攻击已成为密码硬件设备主要攻击手段之一,区块链硬件设备将存在侧信道攻击安全威胁.该文针对区块链技术中采用的椭圆曲线密码算法,探讨椭圆曲线标量乘中倍点和倍加运算原子级实现算法,提出了标量乘原子操作运算的功耗特征模型;通过功耗特征模型提出了一种实用的SPA攻击方法,采集一条标量乘功耗曲线可破解密钥;然后从原子级运算操作入手,分析倍点和倍加产生功耗差异本质原因,通过对倍点和倍加运算增加空操作,给出了原子操作级的等功耗防御方案,为区块链硬件设备提供抗侧信道攻击的安全密码技术;最后对未来研究进行了展望.

ECC算法的功耗分析研究

随着旁道攻击方法的提出,在安全领域,就要求各类密码算法在实际应用时需要考虑抵抗此类攻击的能力。利用Simplepower功耗分析工具,对椭圆曲线密码(ECC)加密算法在GF(2m)域上的Montgomery标量乘法进行了抵抗,简单功耗分析(SPA)和差分功耗分析(DPA)的研究。结果表明,目前常用的Montgomery算法具有较好的抵抗SPA攻击的能力,但是对DPA攻击防护不够,从而得出ECC算法的实际应用还需要额外添加抗差分功耗分析的方法,以增强其抵抗DPA攻击的能力。