司恩泽, 王 安, 祝烈煌, 丁瑶玲, 陈财森, 丁诗军

1. 北京理工大学 计算机学院, 北京100081

2. 密码科学技术国家重点实验室, 北京100878

3. 陆军装甲兵学院演训中心, 北京100072

1 引言

自1996 年Kocher 提出计时分析方法[1]以来, 侧信道分析这一不同于经典密码分析的独特密码分析方式, 经过20 多年的发展, 凭借其强大的分析能力及广阔的应用范围, 业已成为密码学界研究的热点. 侧信道分析的开展方式多种多样, 应用范围各有不同, 主要包括计时分析[1]、能量分析[2–4]、模板分析[5]、电磁分析[6,7]、碰撞攻击[8,9]、故障分析[10–12]、人工智能侧信道分析[13–15]等多种方式. 其中, 相关能量分析(Correation Power Analysis, CPA)[3]技术是侧信道分析领域最常用也是最有效的分析方式.

相关能量分析是Brier 等人[3]于2004 年提出的, 基本思想是利用密码设备运行时的能量消耗与其中间值之间的线性相关性, 通过猜测密钥, 计算中间值, 然后与采集到的能量波形求相关系数来判定此密钥猜测的正确性. 此法不仅效率远高于差分能量分析等传统方法, 而且实施简便、应用范围广, 不论是硬件密码芯片, 还是在CPU 中执行的密码算法程序, 都无法在无掩码等防护措施的情况下免疫此方法. 此法一经提出, 很快就取代了差分能量分析等第一代侧信道分析方法, 成为了侧信道分析领域应用最广泛的分析方法.

但是, 传统的CPA 方法也有其局限性, 由于其只使用一列点与猜测密钥生成的中间值的汉明重量/汉明距离求相关系数, 这就导致能量波形中大量其他的事……