摘要：为提高密码芯片的应用效益,提出了一种基于FPGA可重构的密码芯片实现方法。该方法打破了传统了一类密码芯片采用一种设计方案的模式,通过对FPGA的重构设计,能够动态地实现多种不同计算特征的密码算法芯片。同时对最基础的乘法运算和加法运算,设计了细粒度流水的加速策略。该方案能够重构实现DES、AES、RSA、椭圆曲线密码算法等典型密码算法,对600M的数据文件加密测试,DES的加速比为2.8,AES的加速比为3.6。

摘要：安全性评估是密码芯片设计中的重要环节。传统的安全性分析方法主要包括泄漏评估和侧信道攻击,但是这些方法需要采集大量功耗曲线,对时间和采集设备都有较高要求。提出了利用芯片仿真波形进行安全性分析,并基于此设计了一种仿真安全分析软件。实验结果表明,仿真波形分析能够快速检测出加解密运算过程中出现的信息泄漏,且仿真分析需要的曲线条数与实际侧信道攻击需要的功耗曲线条数存在定性关系。与之前的安全分析技术相比,该方法主要应用于数字前端设计阶段,对硬件设备没有要求,可以极大节省时间和成本。

摘要：为了抵御针对密码芯片的侵入式物理分析,设计了一种片上存储安全总线.采用基于混沌映射的地址扰乱电路对存储地址进行位置置乱;同时采用存储单元加密电路对单位数据进行加密,且置乱和加密都受到密钥控制.如此,芯片内嵌存储器(如RAM、ROM、EEPROM、FLASH等)所存储的信息即便被攻击者获取也无法解读,置乱与加密的乘积效果能够有效降低了攻击者获得明文信息的概率.

摘要：为证明未加抗功耗分析措施的AES密码芯片容易受到相关性功耗分析威胁的事实,提出了针对AES密码芯片的相关性功耗分析(CPA)方法,并进行了CPA功耗分析攻击实验。通过提取AES密码算法硬件结构中的关键寄存器信息,利用适当的功耗模型将这些信息转换为模拟瞬时功耗信息,并与采用实际测量装置测量的功耗信息进行相关性分析实验。实验成功破解了AES密码芯片中的最高8比特密钥值。实验结果表明了未加防御措施的AES密码芯片面临CPA攻击时的脆弱性。

摘要：基于半定制集成电路设计流程,提出一种对CMOS集成电路进行电磁信息泄漏评估的方法。该方法首先利用综合工具生成电路的门级网表,将门级网表中的普通单元替换为防护逻辑单元,然后利用电磁辐射仿真模型和电磁信息泄漏评估模型对集成电路进行电磁辐射仿真和信息泄漏分析。该方法能够在设计阶段对密码芯片的抗电磁旁路攻击能力进行评估,可提高密码芯片的设计效率,减少资源浪费。

摘要：为探究现场可编程门阵列(FPGA)密码芯片运行时电磁辐射造成的涉密信息泄漏情况,研究了互补金属氧化物半导体(CMOS)电路直接电磁辐射的原理,构建了FPGA密码芯片的近场电磁辐射模型。根据这个模型,探讨了近场电磁辐射测量点的选取,采用电磁扫描的方法解决了电磁探头在FPGA表面电磁信号采集的定位问题。此外,在阐释了差分电磁分析(DEMA)攻击原理的同时,完成了高级加密标准(AES)的FPGA电路设计,针对FPGA密码系统的DEMA攻击实验表明,通过电磁扫描找到最佳测量点,在42 000个样本的条件下能成功破解AES密码电路的128 bit密钥。

摘要：随着物联网、云计算等技术的发展,网络信息安全更加受到关注。密码芯片是信息安全的基础,不能保障密码芯片的自身密钥安全,根本无法保障信息安全。在各类数字芯片中,扫描测试结构应用广泛。扫描测试结构是可测性设计结构,测试代价较低,测试覆盖率充足,对电子系统的可靠性有重要的价值。扫描测试结构虽然增加了密码芯片的可测性,但出现使用不当,可能作为旁路攻击路径,泄露密码芯片的密钥信息。文章对此提出前馈异或安全扫描结构,扫描结构中引入异或安全扫描寄存器,变换测试图形的输入/输出,加密测试图形的硬件,分析其测试图形生成算法。

摘要：密码芯片是密码算法实现的重要载体,在信息系统中承担了加解密、签名、认证等功能,侧信道分析是检测密码芯片安全性的重要手段,当前行业内通常采用专用设备进行侧信道分析,该方法存在发现时间晚、修复成本高、硬件设备昂贵等问题。研究面向密码芯片设计阶段的能量采集与侧信道分析方法,采用EDA工具在设计阶段对密码芯片的RTL代码进行功能仿真,通过分析仿真生成的波形记录文件,实现对能量迹的模拟和采集。采用Welch t检验、KL散度和相关能量分析方法,实现了对芯片RTL代码的泄漏检测、泄漏定位和侧信道攻击。通过对AES-128 RTL设计的仿真实验,证明了该方法能够正确地反映能量泄漏情况,且能够在不借助专用硬件设备的条件下实现对密码芯片早期设计阶段的侧信道泄漏安全风险检测。

摘要：密码芯片中有复杂的加解密算法和密钥保护机制,然而在计算过程中密码芯片的功率泄露却与所操作的密钥相关。攻击者利用统计学进行功率泄露分析,则可逐步解析出密码芯片所操作的密钥,从而破解整个系统。为了解决这个问题,许多抵御功耗分析攻击的安全算法与安全实现技术相继提出,但是很少有针对这一套安全防护技术设计规范的研究。文章给出了密码芯片安全算法的一套设计规范,分别基于算法设计维度规范和硬件设计维度的设计规范,来改变功率消耗的特征。这种设计规范除了能为密码芯片企业提供芯片设计的效率和安全性技术支撑外,还能指导和规范其在产品投放市场前得到系统的测试、评估和设计,免除了一旦出现安全问题后给用户和厂商带来巨额损失。

摘要：详细介绍了反熔丝FPGA在提高密码芯片速度和对密码算法进行保护方面的应用 ,并给出了密码算法芯片中部分模块的实现方法。