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PRESENT相关功耗分析攻击研究

计算机科学 2011年第11期38卷 40-42页

作者：刘会英王韬赵新杰周林军械工程学院计算机工程系石家庄050003

对PRESENT分组密码抗相关功耗分析能力进行了研究。基于汉明距离功耗模型,提出了一种针对PRES-ENT S盒的相关功耗分析方法,并通过仿真实验进行了验证。结果表明,未加防护措施的PRESENT硬件实现易遭受相关功耗分析威胁,5个样本的功耗曲... 详细信息

对PRESENT分组密码抗相关功耗分析能力进行了研究。基于汉明距离功耗模型,提出了一种针对PRES-ENT S盒的相关功耗分析方法,并通过仿真实验进行了验证。结果表明,未加防护措施的PRESENT硬件实现易遭受相关功耗分析威胁,5个样本的功耗曲线经分析即可恢复64位第一轮扩展密钥,将80位主密钥搜索空间降低到216,因此,PRESENT密码硬件实现需要对此类攻击进行防护。

关键词： PRESENT 旁路攻击汉明距离功耗模型相关功耗分析

基于小波变换去噪的相关功耗分析攻击研究与实现

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计算机应用研究 2020年第4期37卷 1119-1124页

作者：段晓毅陈东高献伟范晓红靳济方北京电子科技学院电子信息工程系北京100070

为了提高功耗分析攻击效率,减少噪声影响,研究了小波变换去噪对功耗攻击的影响以及相关功耗分析(CPA)攻击的相关系数与攻击效果的关系,提出使用平移不变量小波法与小波模极大值法对功耗曲线进行去噪预处理。该方法使用卡尔曼滤波法、小... 详细信息

为了提高功耗分析攻击效率,减少噪声影响,研究了小波变换去噪对功耗攻击的影响以及相关功耗分析(CPA)攻击的相关系数与攻击效果的关系,提出使用平移不变量小波法与小波模极大值法对功耗曲线进行去噪预处理。该方法使用卡尔曼滤波法、小波模极大值法与平移不变量小波法对功耗曲线进行去噪预处理,再对原始数据及去噪后数据分别进行CPA。实验结果显示,与原始数据相比,使用平移不变量小波法改进的CPA相关系数比仅使用CPA提高了165%,比卡尔曼滤波法提高了31.4%,比小波模极大值法提高了26.4%,同时攻击成功所需功耗曲线减少了92%。实验结果表明使用平移不变量小波法改进的相关功耗分析攻击效果最好。

关键词：相关功耗分析平移不变量小波法小波模极大值法密码芯片

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基于小波包的AES相关功耗分析攻击

计算机工程 2017年第6期34卷 84-91页

作者：段晓毅佘高健高献伟何斯曼崔琦王思翔毛泽宇北京电子科技学院电子信息工程系北京100070

在相关功耗分析攻击中,功耗曲线噪声的存在会影响攻击结果的成功率。为此,运用小波包阈值进行去噪,提出一种功耗曲线预处理方法。利用小波包阈值法对功耗曲线进行去噪预处理,使用去噪后的功耗曲线执行相关功耗分析。实验结果表明,小波... 详细信息

在相关功耗分析攻击中,功耗曲线噪声的存在会影响攻击结果的成功率。为此,运用小波包阈值进行去噪,提出一种功耗曲线预处理方法。利用小波包阈值法对功耗曲线进行去噪预处理,使用去噪后的功耗曲线执行相关功耗分析。实验结果表明,小波包阈值去噪能最大限度地去除功耗曲线中不相关的噪声,提高有用信号的信噪比,减少密钥分析所需数据和提高相关功耗分析的效率。

关键词：相关功耗分析小波包变换阈值信噪比去噪

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基于能量迹预处理的AES算法相关功耗分析

基于能量迹预处理的AES算法相关功耗分析

作者：汪仔业中国科学技术大学

学位级别：硕士

旁路分析作为一种新兴的密码分析方法,已经越来越被广泛的相关学者所关注。与传统的密码分析学不同,旁路分析不要求研究者掌握深厚的数学功底。它利用密码算法在执行时泄露的一些旁路信息,例如执行时间差异、能量消耗/电磁辐射、Cache... 详细信息

旁路分析作为一种新兴的密码分析方法,已经越来越被广泛的相关学者所关注。与传统的密码分析学不同,旁路分析不要求研究者掌握深厚的数学功底。它利用密码算法在执行时泄露的一些旁路信息,例如执行时间差异、能量消耗/电磁辐射、Cache泄露等,通过分析这些旁路信息与中间密钥或中间计算之间的联系,从而破解密钥,攻破密码系统。由于原理简单易行,实验限制条件较少等因素,功耗分析成为了旁路分析中一种基础的分析方法。相关功耗分析利用密码算法执行时产生的功耗与中间计算过程中的子密钥信息之间的联系,结合统计学中相关性计算的理论,计算出功耗与密钥之间的相关性,从而破解出密码算法的密钥。本文结合前人提出的相关功耗分析方法,以AES算法为研究对象,对采集到的能量迹进行预处理,以完善整个相关功耗分析模型。具体从以下3个方面来实现:1、提出了一种基于差分的特征点提取方案,该方案既简单快捷又容易理解。本文利用不同的密钥在进行加密时产生的能量消耗之间存在微小的差别,通过多次进行随机明文与两个不同密钥加密之后求得两者均值的差分轨迹。在这个均值差分结果的轨迹中,幅度值较大对应的索引范围即为我们想要的特征点范围。2、改进了前人利用频域进行相位替换的能量迹对齐的方式。利用傅里叶变换中的时域平移特性,对前人的成果进行改进,使得对齐预处理方法更简便、更适用。3、引入小波分析的概念,第一次将其应用到旁路分析的能量迹预处理中。针对数字滤波器中傅里叶变换在处理非平稳信号的局限性,引入小波分析的概念,对我们采集到的能量迹进行信噪分离处理。通过上述三种预处理方案,对采集到的能量迹进行预处理之后,再通过相关功耗分析,能够以更快的速度,更少的时间和空间资源来分析出AES的密钥,并且成功率也得到一定的提高。

关键词：旁路分析相关功耗分析 AES算法能量迹预处理

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一种针对AES密码芯片的相关功耗分析方法

桂林电子科技大学学报 2023年第2期43卷 135-141页

作者：周阳张海龙韦永壮桂林电子科技大学、广西密码学与信息安全重点实验室广西桂林541004 中国科学院信息工程研究所、信息安全国家重点实验室北京100093 密码科学技术国家重点实验室北京100878

针对经典相关功耗分析过程中存在噪声等因素的影响,基于汉明重量与功耗轨迹之间存在线性相关的特性,提出一种针对AES密码芯片的相关功耗分析方法。根据密码算法S盒输出中间值汉明重量分布不均匀的特性,利用区分比将正确密钥与错误密钥... 详细信息

针对经典相关功耗分析过程中存在噪声等因素的影响,基于汉明重量与功耗轨迹之间存在线性相关的特性,提出一种针对AES密码芯片的相关功耗分析方法。根据密码算法S盒输出中间值汉明重量分布不均匀的特性,利用区分比将正确密钥与错误密钥进行筛选,得到与功耗轨迹相关性较强的一组明文。在密钥恢复阶段,通过观察这组明文输入找到前2个S盒的泄漏点后,利用分别猜测法逐一找出剩余14个S盒的泄漏区间,而无需遍历所有功耗轨迹即可捕获剩余字节的密钥信息。AT89S52芯片实验分析表明,采用此方法仅需9条明文和对应功耗轨迹即可以90%的成功率正确恢复出AES的单个字节密钥信息,计算复杂度仅为经典相关功耗分析的4.1%,显著提升了相关功耗分析的效率。

关键词：相关功耗分析密码芯片汉明重量 S盒

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SM4算法的差分功耗以及相关功耗分析研究

成都信息工程学院学报 2014年第1期29卷 13-18页

作者：滕永平陈运陈俊黄永远程思鹏成都信息工程学院应用密码学研究所四川成都610225

SM4算法是中国无线局域网产品的分组密码算法。功耗分析由于代价低、攻击效率高,因此对密码算法形成了很大的威胁。以SM4算法为研究对象,STC90C58AD微控制器为硬件仿真平台,采集相同密钥不同明文的SM4密码算法功耗曲线,分别研究了差分... 详细信息

SM4算法是中国无线局域网产品的分组密码算法。功耗分析由于代价低、攻击效率高,因此对密码算法形成了很大的威胁。以SM4算法为研究对象,STC90C58AD微控制器为硬件仿真平台,采集相同密钥不同明文的SM4密码算法功耗曲线,分别研究了差分功耗分析及相关功耗分析的攻击方法。实验结果表明:使用相关功耗分析,210条功耗曲线可以恢复出第一轮的轮密钥;使用差分功耗分析,3500条功耗曲线可以恢复出第一轮的轮密钥。

关键词：密码分析边信道攻击 SM4密码算法差分功耗分析相关功耗分析

针对双重掩码模幂算法的二阶互相关功耗分析攻击

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成都信息工程大学学报 2016年第4期31卷 353-357页

作者：万武南陈俊成都信息工程大学信息安全工程学院四川成都610225 成都信息工程大学计算机学院四川成都610225

针对一阶互相关功耗分析(cross correlation power analysis,CCPA)攻击方法无法攻击基于底数和指数的模幂算法,提出一种基于方差的二阶互相关功耗分析攻击改进算法。在一阶CCPA算法基础上,对功耗曲线的相关系数进行二次处理,对模乘操作... 详细信息

针对一阶互相关功耗分析(cross correlation power analysis,CCPA)攻击方法无法攻击基于底数和指数的模幂算法,提出一种基于方差的二阶互相关功耗分析攻击改进算法。在一阶CCPA算法基础上,对功耗曲线的相关系数进行二次处理,对模乘操作的每个功耗点的相关系数计算方差,然后挑选方差偏差大的功耗点作为有效攻击点,去除掉方差小的功耗点;然后有效攻击点的相关系数相加和分类,有效区分不同指数,实现对底数掩码和指数重编码的模幂防御算法的指数提取。根据实验结果,100条功耗曲线攻击准确率达到99%。

关键词：侧信道攻击相关功耗分析方差模幂运算

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ARIA分组密码相关性功耗分析

计算机科学 2012年第2期39卷 92-94,108页

作者：计锋王韬赵新杰张金中军械工程学院计算机工程系石家庄050003

功耗攻击已对密码算法实现的物理安全性构成严重威胁,对其攻击和防御的研究是近年来旁路攻击的热点问题。研究了ARIA韩国国家分组密码的相关功耗分析攻击方法。阐述了ARIA密码算法,给出了密码算法功耗泄露模型及相关性分析的原理,结合A... 详细信息

功耗攻击已对密码算法实现的物理安全性构成严重威胁,对其攻击和防御的研究是近年来旁路攻击的热点问题。研究了ARIA韩国国家分组密码的相关功耗分析攻击方法。阐述了ARIA密码算法,给出了密码算法功耗泄露模型及相关性分析的原理,结合ARIA算法给出了相关功耗分析的具体方法,并通过仿真实验验证了攻击的有效性。结果表明,ARIA密码中的非线性S盒查表操作功耗泄露使其易遭受相关功耗分析攻击;仿真环境下10个样本的采集和分析即可恢复ARIA主密钥。

关键词： ARIA 分组密码相关功耗分析 S盒

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KATAN32相关功耗分析及其实现

计算机应用 2011年第2期31卷 504-506,510页

作者：张雷谷大武郭筝赵建杰上海交通大学计算机科学与工程系上海200240

KATAN32是在CHES2009会议上提出的一种轻量级分组密码算法,具有硬件实现简单和低功耗等特点。通过构造一种选择明文的相关功耗分析方法对KATAN32进行了攻击,并恢复出加密的主密钥。仿真实验结果表明,该方法是行之有效的,排除实际电路运... 详细信息

KATAN32是在CHES2009会议上提出的一种轻量级分组密码算法,具有硬件实现简单和低功耗等特点。通过构造一种选择明文的相关功耗分析方法对KATAN32进行了攻击,并恢复出加密的主密钥。仿真实验结果表明,该方法是行之有效的,排除实际电路运行时环境因素影响,新方法只需选择160个不同明文和采集160条功耗曲线,即可实现对KATAN32算法的相关功耗分析。

关键词： KATAN32 旁路攻击选择明文相关功耗分析