郭 筝

智巡密码(上海) 检测技术有限公司, 上海201601

1 引言

旁路功耗分析是当前对密码芯片威胁最大的攻击方式之一, 其原理是利用CMOS 电路在翻转时产生的功耗和数据相关的特征, 通过猜测算法的中间结果来恢复密钥. 目前已有大量的分析方法被提出, 其中应用最为广泛的就是差分功耗分析(DPA) 和由其衍生的相关性功耗分析(CPA). 一些实验也证实, 如果不添加防护措施, 几乎所有的密码电路都易受此类攻击的影响.

为了抵御旁路功耗分析, 一种常用的有效方法是掩码, 其原理是使得算法运算过程中的中间结果随机化. 事实上, 在过去几年中, 很多可选择的针对DES 等分组密码的掩码方案被提出. 这些方法主要是考虑算法中非线性部分的掩码, 该部分掩码通常需要花费较大的电路代价; 相比之下, 线性部分容易进行掩码的添加. 目前的安全芯片设计中几乎都会实现线性部分的掩码, 非线性部分则是根据电路代价选择性添加.

已有些研究提出了针对掩码的安全性分析, 其中大多数研究者认为, 即使加了掩码, 但由于电路延迟产生的毛刺, 仍旧使得电路运行过程中有真正的中间值泄露[1], 从而会使得分析成功. 文献[2] 中基于SPICE 仿真证明了毛刺导致旁路信息泄露的现象. 文献[3] 中讨论了毛刺对于掩码电路的影响. 文献[4]中则利用功耗仿真的方法对电路中组合逻辑部分进行了建模, 并发现利用一阶分析方法亦可以侦测到掩码电路中的……