吴伟彬,刘 哲,杨 昊,张吉鹏

(南京航空航天大学 计算机科学与技术学院,江苏 南京 211106)

密码学是网络安全的基石,目前业界主流的传统公钥密码算法主要基于大整数分解问题和离散对数问题,但这两类数学难题都已被Shor 算法在多项式时间内所攻破[1].为了应对量子计算对公钥密码算法的威胁,全球的密码学者都在积极开展后量子密码算法(post-quantum cryptography,简称PQC)的研究.后量子密码在设计时,设计者必须从理论上证明该算法的安全性,但密码算法的安全性除了需要证明理论安全以外,还需要考虑算法具体实现上的安全,即物理安全.侧信道攻击能够利用密码算法在密码芯片上运行时泄露出来的侧信息,分析并恢复出密钥或加密信息,是密码算法物理安全的主要威胁手段.

近些年,已有部分学者针对后量子密码算法的侧信道攻击与防御开展研究现状的调研工作,如:2016 年,Bindel 和Buchmann 等人[2]分析了基于格的签名方案面对多种不同类型(随机化、归零和跳过)的一阶故障攻击,并根据对故障攻击的分析提出了6 种不同类型攻击相应的防御对策,但该工作的调研只限于故障攻击;2018 年,Khalid 和Rafferty 等人[3]针对格基密码方案中的重要组件(错误采样器)进行调查研究,根据各种错误采样器存在的侧信道威胁,提出了错误采样器的安全建议,但是,该工作只限于采样器;2018 年,文献[4]调查了基于格的侧信道攻击(SCA)方面的相关工作,包括入侵性攻击和被动攻击以及已提出的防御……