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《基于AES算法的功耗分析攻擊防御方法研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、工程碩士學(xué)位論文基于AES算法的功耗分析攻擊防御方法研究作者姓名吳鏡聰工程領(lǐng)域集成電路工程校內(nèi)指導(dǎo)教師賀小勇副教授校外指導(dǎo)教師胡劍琛工程師所在學(xué)院電子與信息學(xué)院論文提交日期2018年3月ThePowerAnalysisResistantMethodBasedonAESAlgorithmADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuJingcongSupervisor：Prof.HeXiaoyongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要2001年美國標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局將比利時(shí)密碼
2、學(xué)家JoanDaemen和VincentRijmen所提出的AES高級加密算法公布為美國聯(lián)邦政府使用的高級加密標(biāo)準(zhǔn)。AES算法的高安全性特點(diǎn)使其在過去十多年間在各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，為信息安全作出巨大的貢獻(xiàn)。隨著加密算法的廣泛應(yīng)用，一些針對于密碼破解的相關(guān)手段同樣得到突破性發(fā)展。當(dāng)中側(cè)信道攻擊方法最為突出，其將獲取到的側(cè)信道信息加以數(shù)理處理可有效恢復(fù)出隱藏的密鑰信息。其中功耗分析方法是側(cè)信道攻擊一種，該方法不需要高昂設(shè)備和嚴(yán)密操作，并且攻擊者更加不需要熟悉加密電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)。掩碼技術(shù)和隱藏技術(shù)是目前最主流功耗攻擊防御手段。掩碼技術(shù)在算法級對加密電路進(jìn)行防護(hù)，使用簡單便利但其防御能力并不高，
3、特別是難以抵抗高階功耗分析攻擊；而隱藏技術(shù)主要在電路結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)上做文章，防御性能較高但一般為芯片增加大量面積和制造難度。本論文針對功耗分析攻擊關(guān)鍵技術(shù)和AES加密算法原理，對現(xiàn)有防御技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新并提出基于傳輸門的雙軌邏輯電路和混沌觸發(fā)器電路，旨在增強(qiáng)AES加密芯片安全性能。完成的主要研究工作如下：1)提出基于傳輸門結(jié)構(gòu)的雙軌邏輯防御方法。該方法在保持AES算法功能不改變前提下，利用傳輸門構(gòu)建雙軌邏輯電路對AES算法電路進(jìn)行改進(jìn)加固。與標(biāo)準(zhǔn)雙軌邏輯相比，該方法有效減少異或門邏輯電路面積。由于傳輸門結(jié)構(gòu)的對稱性可有效減弱由于不同邏輯電路傳播延時(shí)導(dǎo)致的功耗泄露問題。利用基于傳輸門結(jié)構(gòu)的雙
4、軌邏輯電路相對于標(biāo)準(zhǔn)雙軌邏輯將釋放出更加均衡的動態(tài)功耗。2)提出基于混沌觸發(fā)器電路的新穎防御方法。本論文提出通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)混沌觸發(fā)器電路方法。通過隨機(jī)控制信號對混沌觸發(fā)器進(jìn)行重構(gòu)，并控制參與運(yùn)算的邏輯門個(gè)數(shù)從而實(shí)現(xiàn)功耗隨機(jī)性釋放，降低功耗與數(shù)據(jù)之間相關(guān)程度。通過數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的混沌電路與現(xiàn)有基于模擬電路的混沌電路相比，其面積與制作難度上存在明顯優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：AES算法，功耗分析攻擊，雙軌邏輯電路，混沌觸發(fā)器ABSTRACTAmericanStandardTechnologyBureauannouncedthattheAESproposedbyBelgiancryptographyJoanD
5、aemenandVincentRijmenwasregardedastheadvancedencryptionstandardforthefederalgovernment.InthepassdecadeshighsecurityofAESalgorithmmakeitselfwidelyusedinallfieldsandmakegreatcontributiontoinformationsecurity.Withthewideapplicationofencryptionalgorithm,decrypttechniquesweredevelopedintenselyatthesame
6、time.Amongthesetechniques,sidechannelattackisthemostprominent.Itcaneffectivelydecrypttheconcealedcipherswithuseofsidechannelinformationprocessedbymathematicalstatistics.Poweranalysistechniqueisoneofthesidechannelinformationattack.Itdoesn’trequireanyexpensivedeviceandstrictoperation.Andattackerhasn
7、oneedtounderstandthestructureofenciphercircuit.MaskingandHidingwerethemainstreampoweranalysisresistanttechniquesnowadays.Maskingtechniqueprotectstheciphercircuitinalgorithmlevel.Itiseasytousebuthasdrawbackoflowde
