严迎建 许纪钧 于敬超

(解放军信息工程大学 河南 郑州 450000)

基于电流补偿电路的密码芯片抗功耗攻击设计

严迎建 许纪钧 于敬超

(解放军信息工程大学 河南 郑州 450000)

为了建立具有普适性的功耗攻击防御单元，从系统级功耗恒定设计思想出发，设计一种电流补偿电路。首先，通过构建高线性转换I→V模块和V→I模块，实现准确模拟出密码算法IP核动态电流变化的功能；其次，通过电路的对称性设计，使得电流和电压变化相互补偿，抑制温度漂移效应对电流补偿电路的影响；最后，通过UltraSim仿真评估其抗功耗攻击效果，并分析其面积消耗。

功耗恒定 电流补偿电路 功耗攻击

0 引 言

对于密码芯片攻击者而言，在实际功耗攻击中一般采用在密码芯片的电源引脚和内核电源之间串联一个小电阻的方法，通过分析电阻两端的差分电压变化获取有关密钥信息。为了防御这种攻击方法，密码芯片设计者可以在密码SoC系统顶层添加抗功耗攻击模块，以掩盖密码芯片的功耗泄露。Shamir等提出了一种基于独立电源结构的智能卡抗功耗攻击设计方案[1]；Muresan等提出在芯片内集成一个动态功耗检测的模拟电路，使得芯片的功耗始终处于一定的范围之内[2]；Zafar和Güneysu等提出了基于多时钟源随机切换的方法实现时间随机化[3-4]。但是这些防御技术的安全性较低，如果攻击者掌握较高的降噪技术，就可以有效地过滤无关噪声，提高信噪比，获得有用的动态功耗信息。为此，王晨旭等提出了一种抗功耗攻击的电流平整电路[5]，通过使密码设备供电电源端的电流保持恒定，消除了功耗与数据之间的相关性，但是其存在电路工作频率低、普适性差的缺点。……