抗电磁侧信道攻击随机预混淆逻辑单元设计

作     者：赵毅强 曹宇文 何家骥 马浩诚 刘燕江 叶茂 ZHAO Yiqiang;CAO Yuwen;HE Jiaji;Ma Haocheng;LIU Yanjiang;YE Mao

作者机构：天津大学微电子学院天津300072 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学密码工程学院河南郑州450001 

基　　金：国家自然科学基金重点基金(61832018) 国家自然科学基金青年科学基金(62004112) 

出 版 物：《西安电子科技大学学报》 (Journal of Xidian University)

年 卷 期：2022年第49卷第4期

页      码：167-175页

摘      要：针对现场可编程门阵列实现的密码算法所面临的电磁侧信道安全威胁问题,通过分析现场可编程门阵列的底层硬件架构,提出了一种基于随机预混淆逻辑单元的抗电磁侧信道攻击防护方法。提出的方法用查找表架构来实现随机预混淆逻辑单元,通过在待防护电路设计中靶向插入随机预混淆逻辑单元,并利用现场可编程门阵列中的查找表和超前进位链片上资源进行相关时序调控,以隐藏组合逻辑的运算起始状态。同时能够掩盖时序逻辑的状态翻转,从而减小电磁侧信道泄露信噪比,最终达到降低电磁辐射与密钥相关性的目的。以高级加密标准电路作为验证基准,基于现场可编程门阵列进行电路实现,采集电路加密明文所产生的电磁辐射,使用相关性电磁侧信道分析方法破解电路密钥。实验结果表明,在应用所提出的防护方法后,破解密钥所需的电磁曲线数目从94提高至100000以上,电磁侧信道安全性提高了1000倍以上,该防护方法引入的逻辑资源开销仅为1.1%,功耗开销仅为1.47%,且并未引入额外的性能开销。

主 题 词：现场可编程门阵列 硬件安全 电磁分析攻击 侧信道防护 

学科分类：11[军事学] 1105[1105] 0839[0839] 08[工学] 110505[110505] 110503[110503] 

核心收录：

D　O　I：10.19665/j.issn1001-2400.2022.04.019

馆 藏 号：203113771...