摘要：作为旁路攻击的一种重要方式,故障攻击为攻击者对密码系统实施攻击提供了更加丰富的信息和手段,并几乎攻破了当前所有主流的密码体制。针对故障攻击的防御问题,大量的防御方案被提出,但大都在空间/时间代价、故障覆盖率等方面存在不足。该文以NCL(Null Convention Logic)电路及双轨编码的强鲁棒性特点为基础,通过综合运用轨间信号同步、传播延迟匹配、非法编码检测及自反馈等手段,提出一种电路级故障攻击防御方法。分析及实验表明,该防御方法能够以较小的代价实现有效的故障检测,抑制各类故障的传播,并能非常方便地扩展至自动化综合过程中。

摘要：随着量子计算技术的飞速发展以及Shor算法的提出,未来成型的量子计算机将轻易求解大整数分解问题以及离散对数求解问题.由于传统公钥算法如RSA、椭圆曲线问题等其安全性均基于这些数学问题,因此该类算法面临的安全威胁也日益突出.后量子密码算法是为对抗量子计算破解而设计的一类加密算法,在近年来成为密码学研究热点.其中,基于格的后量子密码算法最为学术界广泛研究与评估.目前,密码学已经达成共识,密码算法不仅仅需要考虑算法理论安全性,同时需要考虑实现安全性,包括旁路攻击和故障攻击安全性.本文针对中国密码学会征集的第二轮后量子密码算法AKCN-MLWE提出了一种嵌入式环境下的故障攻击方法.AKCN-MLWE算法是一种基于格的公钥密码算法.本文提出的故障攻击向该算法中使用的数论转换模块(NTT)中的旋转因子注入故障并影响其输出结果.在分别针对密钥生成环节和加密环节进行故障注入后,利用有效的错误输出结果可以分别进行私钥的还原以及密文的解密.同时该故障注入并不会影响生成的公私钥对在后续通信中的使用.但是在对加密环节进行故障注入后,攻击者需要使用中间人攻击方法来维持该次通信.本文也对如何在真实环境下进行故障注入进行了讨论与实用性评估.本文所提出的故障攻击方法,在算法执行过程中仅需一次故障注入即可恢复整体私钥.最后,本文同时提出一种针对性的防御方法,在不影响实现效率的情况下可有效防止该类故障攻击的生效.

摘要：在FPGA平台上,利用降低电源电压的方法使电路关键路径上的数据建立失败,从而达到注入故障的目的。基于合适的故障模型,攻击者可以有效地获取密钥信息,实现了针对密码模块的高效率、低成本的非侵入式故障攻击方法。攻击实验利用一台电压源和一台个人电脑,通过8组正确和错误密文对,成功地恢复出一个FPGA中AES密码模块的128 bit完整密钥。

摘要：为提高有限状态机(FSM)控制器的抗故障攻击能力,提出一种非并发故障检测方案。方案利用线性码的故障检错特性,通过在状态机电路中建立故障传播路径来实现。设计了基于NAF编码的从左至右扫描点乘算法的安全有限状态机电路,并对该电路进行了仿真验证与分析。通过仿真验证,与并发故障检测方案相比,该设计能够在减少状态机频繁译码工作量的情况下,正确检测错误并报警,提高了抗故障攻击能力。

摘要：在复用检测和线性校验码检测的基础上,提出互补存储、奇偶校验和汉明码校验三种存储单元的抗故障攻击防护方案。应用这三种方案,用硬件描述语言Verilog设计了三种抗故障攻击双端口RAM存储器,在Altera公司的器件EP1C12Q240C8上予以实现。通过仿真验证,三种带故障检测的RAM具有较高的故障检测概率,而对硬件芯片性能影响不大。

摘要：旁路攻击与故障攻击是当前应用较广泛的攻击方式。文中分析比对了其泄漏模型,并从算法层面和物理层面阐述了二者本质上的一致性。最后,从如何构建统一的物理泄漏函数模型,提出统一的物理安全测评标准,设计通用防御策略等角度分析了当前研究热点,这对从二者的关联性角度出发继续做好深入研究具有重要意义。

摘要：在现代密码学中,加密是为了防止攻击者破译信息系统中的关键信息。分组密码算法是密码学的重要内容,是实现信息保密的核心体制,其安全性分析也一直是密码研究中非常活跃的课题。本文针对国际上流行的典型分组密码算法,重点研究了差分故障攻击技术的基本假设、故障模型以及攻击步骤,对于今后分组密码的自主研究、设计和开发提供重要参考价值。

摘要：以芯片中的椭圆曲线密码安全防护方法为研究对象,对目前常用的椭圆曲线密码安全防护方法进行分析,分别从侧信道攻击和故障攻击两个角度,整理和总结了与其对应的安全防护方法,并对每个安全防护方法的防护角度和防护效果进行了介绍。此外,对芯片设计者如何选用安全防护方法来安全实现椭圆曲线密码算法提出了建议。