An embedded cryptosystem needs higher reconfiguration capability and security. After analyzing the newly emerging side-channel attacks on elliptic curve cryptosystem （ECC）, an efficient fractional width-w NAF （FWNA...An embedded cryptosystem needs higher reconfiguration capability and security. After analyzing the newly emerging side-channel attacks on elliptic curve cryptosystem （ECC）, an efficient fractional width-w NAF （FWNAF） algorithm is proposed to secure ECC scalar multiplication from these attacks. This algorithm adopts the fractional window method and probabilistic SPA scheme to reconfigure the pre-computed table, and it allows designers to make a dynamic configuration on pre-computed table. And then, it is enhanced to resist SPA, DPA, RPA and ZPA attacks by using the random masking method. Compared with the WBRIP and EBRIP methods, our proposals has the lowest total computation cost and reduce the shake phenomenon due to sharp fluctuation on computation performance.展开更多
功耗攻击是一种通过统计电路的功耗信息得到敏感数据信息的攻击手段。作为电路的重要组成单元,触发器的抗功耗攻击水平与电路的安全性能息息相关,为此提出一种抗功耗攻击型触发器。通过引入“预充电-求值-放电”三阶段逻辑,提出了改进...功耗攻击是一种通过统计电路的功耗信息得到敏感数据信息的攻击手段。作为电路的重要组成单元,触发器的抗功耗攻击水平与电路的安全性能息息相关,为此提出一种抗功耗攻击型触发器。通过引入“预充电-求值-放电”三阶段逻辑,提出了改进型的三阶段动态电流模式逻辑D触发器(improved three-phase dynamic current mode logic-based D flip-flop,TDyCML_FF),避免了因负载电容不均衡引起的电路功耗不恒定等安全问题。同时对三阶段逻辑结构进行了改进,由电路内部节点信号生成放电信号,从而避免通过减缓时钟频率或消除放电信号对其进行攻击,提高了电路的抗功耗攻击性能。通过Hspice仿真实验,并引入归一化能量偏差(NED)和归一化标准偏差(NSD)2个量化参数,将TDyCML_FF感应放大逻辑触发器(SABL_FF)、三阶段双轨预充电逻辑触发器(TDPL_FF)等抗功耗攻击型触发器进行了对比,证明TDyCML_FF具有较高的抗功耗攻击性能。展开更多
在分布式物联网的大规模应用背景下,各实体设备中密码技术作为信息安全的底层支撑架构,正面临着侧信道攻击(SCA)这一物理层安全威胁的严峻挑战. SM4分组密码算法作为我国自主研制的商用密码算法标准,已深度集成于分布式物联网安全协议中...在分布式物联网的大规模应用背景下,各实体设备中密码技术作为信息安全的底层支撑架构,正面临着侧信道攻击(SCA)这一物理层安全威胁的严峻挑战. SM4分组密码算法作为我国自主研制的商用密码算法标准,已深度集成于分布式物联网安全协议中,但其实现层面的侧信道脆弱性问题亟待解决.针对SM4密钥扩展算法的侧信道攻击研究存在空白,现有攻击方法多依赖多能迹统计特性,而单能迹攻击研究匮乏.研究提出一种基于贝叶斯网络结合建模侧信道攻击的单能迹侧信道攻击方法,针对单条能量轨迹,通过构建概率图模型,结合置信传播算法,实现对轮子密钥的高效推测,进而恢复主密钥.仿真实验与实测实验表明该攻击方法有效,在理想实测环境下主密钥恢复成功率达85.74%,即使在实测能迹中添加大量高斯白噪声,使得信噪比仅为10 d B的条件下,成功率仍可达70%.与传统方法相比,所提方法在成功率、所需能量轨迹数量和攻击时间等方面优势显著,为分布式物联网系统含密设备的侧信道攻击研究提供了新的思路与技术手段,也为相关防护设计提供了理论依据和参考.展开更多
基金supported by the National Natural Science Foundation of China(60373109)Ministry of Science and Technologyof China and the National Commercial Cryptography Application Technology Architecture and Application DemonstrationProject(2008BAA22B02).
文摘An embedded cryptosystem needs higher reconfiguration capability and security. After analyzing the newly emerging side-channel attacks on elliptic curve cryptosystem （ECC）, an efficient fractional width-w NAF （FWNAF） algorithm is proposed to secure ECC scalar multiplication from these attacks. This algorithm adopts the fractional window method and probabilistic SPA scheme to reconfigure the pre-computed table, and it allows designers to make a dynamic configuration on pre-computed table. And then, it is enhanced to resist SPA, DPA, RPA and ZPA attacks by using the random masking method. Compared with the WBRIP and EBRIP methods, our proposals has the lowest total computation cost and reduce the shake phenomenon due to sharp fluctuation on computation performance.
文摘功耗攻击是一种通过统计电路的功耗信息得到敏感数据信息的攻击手段。作为电路的重要组成单元,触发器的抗功耗攻击水平与电路的安全性能息息相关,为此提出一种抗功耗攻击型触发器。通过引入“预充电-求值-放电”三阶段逻辑,提出了改进型的三阶段动态电流模式逻辑D触发器(improved three-phase dynamic current mode logic-based D flip-flop,TDyCML_FF),避免了因负载电容不均衡引起的电路功耗不恒定等安全问题。同时对三阶段逻辑结构进行了改进,由电路内部节点信号生成放电信号,从而避免通过减缓时钟频率或消除放电信号对其进行攻击,提高了电路的抗功耗攻击性能。通过Hspice仿真实验,并引入归一化能量偏差(NED)和归一化标准偏差(NSD)2个量化参数,将TDyCML_FF感应放大逻辑触发器(SABL_FF)、三阶段双轨预充电逻辑触发器(TDPL_FF)等抗功耗攻击型触发器进行了对比,证明TDyCML_FF具有较高的抗功耗攻击性能。
文摘在分布式物联网的大规模应用背景下,各实体设备中密码技术作为信息安全的底层支撑架构,正面临着侧信道攻击(SCA)这一物理层安全威胁的严峻挑战. SM4分组密码算法作为我国自主研制的商用密码算法标准,已深度集成于分布式物联网安全协议中,但其实现层面的侧信道脆弱性问题亟待解决.针对SM4密钥扩展算法的侧信道攻击研究存在空白,现有攻击方法多依赖多能迹统计特性,而单能迹攻击研究匮乏.研究提出一种基于贝叶斯网络结合建模侧信道攻击的单能迹侧信道攻击方法,针对单条能量轨迹,通过构建概率图模型,结合置信传播算法,实现对轮子密钥的高效推测,进而恢复主密钥.仿真实验与实测实验表明该攻击方法有效,在理想实测环境下主密钥恢复成功率达85.74%,即使在实测能迹中添加大量高斯白噪声,使得信噪比仅为10 d B的条件下,成功率仍可达70%.与传统方法相比,所提方法在成功率、所需能量轨迹数量和攻击时间等方面优势显著,为分布式物联网系统含密设备的侧信道攻击研究提供了新的思路与技术手段,也为相关防护设计提供了理论依据和参考.
