采用混合MTJ/CMOS和SABL结构的密码算法电路设计

为了在提高轻量级密码算法(Lightweight cipher algorithm,LWCA)电路安全性的同时降低功耗,提出了一种磁隧道结(Magnetic tunnel junction,MTJ)/CMOS混合结构查找表(Look up table,LUT)电路,该结构通过与感测放大器逻辑(Sense amplifier based logic,SABL)元件配合可以实现完整的PRESENT-80加密算法电路。设计将MTJ器件引入防护电路设计中,进而提出了一种基于混合MTJ/CMOS结构的双轨查找表(Look-up table,LUT)电路结构。首先,基于40 nm CMOS工艺库和MTJ器件仿真模型,使用新提出的双轨查找表结构设计了加密算法电路工作过程中所需要的关键S-box电路并通过了仿真验证。然后,利用该电路和敏感放大器逻辑元件电路结构组合设计了PRESENT-80密码算法的完整电路。最后对所设计的电路模型进行了相关性功耗分析攻击(CPA)攻击,同时为了方便进行对比研究,还对使用传统CMOS单轨和SABL双轨结构实现的PRESENT-80加密算法电路模型进行了相同条件下的仿真和功耗分析研究。对比仿真结果表明,基于新结构实现的电路具有良好的抗功耗攻击性能,能够抵御10000条功耗迹下的CPA攻击,同时新结构的电路在工作时的平均功耗要明显低于经典的SABL电路。

防DPA攻击的标准单元库的设计与实现

给出了一个功耗恒定标准单元库的设计实现方法,并利用该标准单元库实现了DES密码算法中的S-盒。实验结果表明,这种标准单元库能够很好地起到防DPA攻击的作用。

具有抗差分能量攻击性能的JK触发器设计

通过对传统触发器结构和旁道攻击密码系统原理的研究,提出一种具有抗差分能量攻击性能的JK触发器设计方案。首先,根据双轨预充逻辑电路交替处于预充阶段与求值阶段的特点,结合触发器的特征方程,推导出具有抗差分能量攻击性能的JK触发器的状态方程;然后,根据场效应管宽长比对数据传输速率的影响,采用灵敏放大型逻辑,得到相应的触发器电路结构。HSPICE模拟验证表明,所设计电路具有正确的逻辑功能。与传统JK触发器比较,该结构具有显著的抗差分能量攻击性能。

防DPA攻击的两种不同逻辑比较研究

DPA是一种非常有效的密码处理器攻击技术,它能够通过对密码处理器的功耗行为进行分析来获取密钥值。运用功耗恒定的标准单元实现密码处理器可以很好地达到防DPA攻击的目的。本文针对不同的集成电路制造工艺,分别对DDCVSL与SABL两种不同逻辑的防DPA攻击特性进行比较分析。实验结果表明,随着晶体管沟道长度的减小,内部节点电容对功耗恒定特性的作用逐渐减小,DDCVSL与SABL具有相近的防DPA攻击特性。同时,DDCVSL的功耗、延迟与面积小于SABL。

基于MSMV的抗差分能量攻击电路设计及其应用

为有效消除密码器件在执行算法时以能量消耗方式泄漏密码信息,本文通过对灵敏放大型逻辑和差分能量攻击原理的研究,采用多电源和多阈值电压(Muti-Supply Muti-Vth,MSMV)CMOS电路技术设计一种具有低功耗和抗差分能量攻击性能的逻辑电路,实现对输出负载低摆幅充放电。依此进一步提出一种新型全加器结构,从而可以以低摆幅的方式对双轨电路进行编码。HSPICE模拟验证表明,所设计的全加器逻辑功能正确,抗差分能量攻击性能明显。与传统基于SABL逻辑的全加器比较,该结构具有显著的低功耗特性。

DES芯片抵御高阶差分功耗分析攻击方法研究

分析独特的屏蔽方法及改进方法的不足,提出了逻辑层和算法层相结合抵御高阶差分功耗分析攻击的新方法,并给出芯片半定制设计流程.芯片关键部分电路采用自定义功耗恒定逻辑单元实现,非关键部分电路采用CMOS逻辑以减少功耗和面积.整体电路采用独特的屏蔽方法自定义轮实现.结果表明芯片能够抵御高阶差分功耗分析攻击,运算速度与现有方法相当,而所需资源比现有方法少.