摘要：差分功耗分析(DPA)攻击依赖于密码芯片在执行加密/解密过程中功耗与数据及指令的相关性,利用统计学等方法对收集到的功耗曲线进行分析,盗取关键信息,对密码芯片的安全性构成极大威胁。防御DPA攻击技术的开发与研究,已经成为信息安全领域的迫切需求。该文在归纳DPA攻击原理的基础上,对主流防御DPA攻击技术的理论与设计方法进行概述与分析,指出防御DPA前沿技术的研究进展。重点讨论防御DPA攻击技术的原理、算法流程和电路实现,包括随机掩码技术、功耗隐藏技术、功耗扰乱技术等等,并详细分析这些技术存在的优缺点。最后,对该领域潜在的研究方向与研究热点进行探讨。

摘要：随着大型电子商务和电子政务系统中客户数量的增多,主机端密码系统的性能成为提供安全服务的限制因素。提出了一种基于可编程密码模块的密码服务器体系结构。通过在模块中使用密码算法代理抽象密码芯片运算资源,管理机可以调度系统计算资源支持多模块内多密码芯片间的并行密码运算。在IBMService345和SJW系列PCI密码卡上,设计实现了基于算法代理间并行运算的高性能密码服务器。测试结果显示:用20个SSX04模幂运算芯片间并行签名(1024 bitRSA)速率达到1100次/s;用10个对称密码算法芯片并行加密(ECB模式),系统吞吐率达到312.6Mbps。

摘要：旁路功耗分析已成为密码芯片渗透性测试的重要手段.为了在电路设计阶段验证防护措施的有效性,通常设计者会利用功耗仿真工具或FPGA来测量电路功耗,并进而进行旁路分析.在对一些通过安全认证的密码芯片进行试验后,发现用仿真功耗方法对这些芯片的原始电路代码进行分析,仍旧可以发现一些旁路泄露信息.甚至是对于一些采用掩码的防护措施,也可以通过一阶分析的方法攻击成功.并且不同实现方式下,不同功耗数据形式下,分析存在一定差异.本文通过理论和实验结合,以分组密码算法DES为例,深入分析了仿真功耗和实际功耗的差异,揭示已有防护措施仍旧存在旁路信息泄露的原因.本文的实验结果证实了功耗仿真和FPGA平台的有效性,改进建议有助于低价带防护方案的实现.

摘要：可编程S盒和可编程反馈移位寄存器是可编程密码芯片的两个重要的部件。文章给出了可编程S盒和可编程反馈移位寄存器的一种逻辑设计方法，按照该方法设计的S盒能够通过编程实现任意的布尔逻辑函数，按照该方法设计的反馈移位寄存器能够通过编程灵活地改变反馈抽头和反馈函数。

摘要：为提高双线性对加密算法在密码芯片中的执行速度,设计并实现了1种面向双线性对加密运算的并行硬件处理架构.该架构中运算单元由2个同步运行的算术核构成,实现了对双线性对算法中有限域运算的并行处理,提高了硬件资源的复用率.设计采用Verilog HDL编码,并基于FPGA实现.与传统方案相比,该方案在满足安全性的条件下实现了较快的速度和较小的面积,能够满足安全密码芯片的应用要求.

摘要：针对侧信道攻击需要相应的侧信道仿真工具支持的特点,提出一种侧信道攻击仿真环境的设计方案,并侧重分析了该仿真平台的实现技术。该平台将侧信道泄露的仿真实现和分析实现相分离,采用构件技术对其进行封装,具有较强的灵活性。不同的侧信道泄漏信息以及攻击策略都能以构件的形式加入到平台中,使得测试人员可以根据测试需求灵活地选择测试数据和分析策略。在案例分析中,以分组长度为64比特的DES密码算法为测试对象,分别给出真实环境下测量出的功耗曲线和使用仿真平台所得到的功耗曲线。

摘要：旁路攻击是一种非破坏性的物理攻击方法,针对密码芯片存在旁路泄露的安全隐患,提出一种具有自愈特性的密码系统设计方法。首先,该方法通过在密码算法运算中插入测量失效点,使攻击者无法获取统计分析所必需的泄露信息;在此基础上,采用对掩码的定时更新技术使得泄露信息失效,从而重建系统的安全性。与已有的防御方法相比,即使部分泄露信息被攻击者获取时,该方法仍具有强壮的自愈能力和抗旁路攻击能力。

摘要：椭圆曲线密码系统具有较高的安全性和有效的计算性,非常适合于资源受限的嵌入式移动环境。侧信道攻击是一种强有力的密码攻击方法,利用密码芯片在运算过程中泄露的信息对芯片的密码算法进行攻击。针对侧信道攻击椭圆曲线密码系统主要集中在对标量乘运算的攻击,提出一种基于RWNAF(Refined Width-w NAF)的改进算法FWNAF(Fractional Width-w NAF)算法。该算法利用碎片窗口技术,进一步提高存储资源的利用效率,同时也减少由于系统资源急剧变化而引发的系统计算性能的"抖动现象"。

摘要：旁路攻击是一种新的密码分析方法,其利用了密码设备在运算时泄漏的信息破解密码系统。从信息泄露的一般性出发,提出了一种旁路信息分级泄露模型并给出其形式化描述。该模型将泄露信息分为算法级、指令级和逻辑门级泄漏。在此基础上,对不同泄露级别上采用的防御方法的安全性进行分析比较,最后对抗旁路攻击的安全芯片的设计给出建议。

摘要：为进一步提高密码芯片的安全性,密码芯片必须防止简单能量分析和差分能量分析的攻击。对差分能量分析的3种技术进行了介绍,并对其性能进行了比较。为了防护能量分析,分别对软件和硬件级的防护措施进行了研究,但是没有一种方法可以完全防止这种攻击。更有效的能量分析防护手段是将软件和硬件措施相结合,给出了下一步的研究方向。