针对SMS4轮输出的选择明文能量分析攻击

提出了针对SMS4轮输出的选择明文能量分析攻击,攻击时以一定约束条件选择明文,先攻击出轮迭代函数的输出,再由轮迭代函数的输出反推出对应的轮子密钥,从而实现了以轮输出作为中间数据对SMS4的能量分析攻击,并利用该方法对无防护SMS4算法的能量曲线进行了能量分析攻击,实验表明该攻击方法是行之有效的。     

针对智能卡的断电式功耗分析攻击

针对智能卡采用个人身份码和密码算法双重保护机制,提出一种截断电源式的功耗分析方法,突破个人身份码的输入次数限制,通过穷举搜索获取个人身份码.并利用差分功耗分析技术,在40000个明文样本的情况下,攻击得到原型智能卡中DES密码的密钥.     

一种低功耗抗差分功耗分析攻击的SM4算法实现

128位的SM4算法是我国公布的第一个商用密码算法,主要应用于无线局域网.为了提高算法的抗差分功耗分析攻击能力,SM4算法采用了加法掩码的方法来抵抗一阶差分功耗分析攻击.通过功耗分析攻击实心眼可以发现,加法掩码后的SM4算法能够有效地抵抗差分功耗分析攻击.为了实现一款面积小、功耗低SM4算法硬件电路,SM4S盒硬件电路采用了PPRM结构.在SMIC 0.18μm的工艺库下功耗仿真值为0.74mW@10MHz,PPRM结构的S盒与复合域方法实现的S盒相比功耗减少了70%.     

一种针对RSA-CRT的功耗分析攻击方法

RSA-CRT作为RSA的一种快速实现方式,被广泛应用于智能卡等计算能力有限的设备。文中提出一种针对该实现方式的旁路攻击方法,通过选择合适的输入数据,对模余运算之后的中间结果进行功耗分析。该方法先确定其中一个素数的位数,根据素数的位数选择合适的输入数据再进行一次差分功耗分析攻击,逐字节得到该素数。仿真实验结果表明,新的攻击方案是行之有效的,与在同一位置进行攻击的MRED方法相比,新方法减少了所需要的功耗波形条数,有效地提高了攻击效率。     

针对随机伪操作的简单功耗分析攻击

讨论针对随机伪操作椭圆曲线密码标量乘算法的SPA攻击,理论推导和实测结果均表明,在单样本SPA攻击下,即可在功耗曲线中获取大量的密钥信息;而在针对算法中随机操作漏洞的一种新型多样本SPA攻击—多样本递推逼近攻击下,用极小样本量就可完整破译密钥.当密钥长度为n时,该攻击方法完整破译密钥所需的样本数仅为0(1b n).     

针对基于SM3的HMAC的能量分析攻击方法

现有基于SM3的HMAC的能量攻击方法,仅适用于同时存在汉明重量和汉明距离信息泄露的攻击对象,如果被攻击对象存在单一模型的信息泄露,则这些方法均不适用。针对该局限性,提出了一种针对SM3的HMAC的能量分析新型攻击方法,该新型攻击方法每次攻击时选择不同的攻击目标和其相关的中间变量,根据该中间变量的汉明距离模型或者汉明重量模型实施能量分析攻击,经过对SM3密码算法的前4轮多次实施能量分析攻击,将攻击出的所有结果联立方程组,对该方程组求解,即可推出最终的攻击目标。通过实验验证了该攻击方法的有效性。由于所提方法不仅可以对同时存在汉明重量和汉明距离信息泄露的对象进行攻击,而且还可以对仅存在单一信息泄露模型的对象进行攻击,所以该方法应用的攻击对象比现有的攻击方法应用更广。     

功耗分析攻击中滤噪方法的研究

在真实环境的功耗分析攻击中发现,功耗曲线经常受到大量噪声的影响.为了提高攻击效率,分析了几种常用滤波方法的特点,针对具体的功耗分析问题在真实环境下进行了实验.对几种滤波效果进行了对比,得出滑动平均滤波最适合解决此类问题的结论.     

基于真实密码电路的功耗分析攻击研究

采用Atmel AT89C55微控制器,构建真实的密码电路攻击平台:在此低成本平台上,对微控制器指令的操作码和操作数进行了功耗分析实验.测量结果显示,运算中操作数变化的汉明权重与测量功耗差值之间存在线性关系;实验条件下,单位汉明权重能够导致大约5 mV功耗偏差.采用差分功耗分析(DPA)和相关功耗分析(CPA),对高级加密标准(AES)的加密操作进行了功耗攻击实验.结果表明,CPA方法具有更高的攻击成功率,并且明文样本数和均值滤波均能够显著影响CPA相关系数信噪比.     

ECC密码算法的差分功耗分析攻击研究

对基于有限域GF(2m)上椭圆曲线密码算法的Montgomery Ladder点乘算法进行了差分功耗分析攻击.首先用Verilog HDL实现了该算法并且用Chartered 0.35 μm CMOS工艺将RTL代码综合成电路网表,以便更精确的获取电路运行中所产生的功耗信息.然后用差分功耗分析攻击中的ZEMD攻击方法,并采用算法中P2的横坐标作为中间变量对功耗曲线进行分类,攻击结果显示,Montgomery Ladder算法不能抗ZEMD差分功耗分析攻击.证明了该算法并不安全,在实际应用中还应该采取一些保护措施.     

等功耗编码算法的改进实现及抗功耗分析攻击研究

等功耗编码算法是一种既能提高算法效率,又能提高抗功耗分析攻击安全性的算法,但由于伪操作设计缺陷,原型算法在全零段时存在抗攻击弱点.经过对伪操作重新设计的优化改进,算法的安全性得到进一步加强.同时还给出了一种使用蒙哥马利算法的快速算法实现,在进一步提高算法效率的同时,并未削弱其安全性.在功耗测试平台上的实测结果也验证了该改进算法抗功耗分析攻击的有效性.     

Mutual information power analysis attack of HMAC based on SM3

A novel method of mutual information power analysis attack was proposed.The method was built on the basis of the basic principle of power analysis and the basic theory of information.For the purpose of attacking the key,the mutual in-formation values was computed using two values between the mediate variable with the power traces.An experiment was im-plemented on the algorithm of HMAC based on SM3 using this method.The experimental results show the proposed attack method is effective because the initial value of state variable can be successfully retrieved to compute the real true key.     

Multi-point joint power analysis attack against AES

For the power analysis attack of the AES cryptographic algorithm with the single information leakage point,the traditional attack method does not use as much information as possible in the algorithm and power trace.So there are some problems such as required more power traces,the low utilization rate of information and so on.A novel method of muti-point joint power analysis attack against AES was proposed to solve the problems.And taking the correlation power analysis attack as an example,the detailed attack process was presented.The operations of the round key addition and the SubBytes were chosen as the attack intermediate variable at the same time.Then the joint power leakage function was con-structed for the attack intermediate variable.And the multi-point joint correlation energy analysis attack was given.Aiming at the AES cryptographic algorithm implemented on the smart card,the multi-point joint power analysis attack,the correlation power analysis attack with the single information leakage point in the key addition and the SubBytes were conducted.The measured results validate the proposed method is effective.It also shows that the proposed method has the advantages of high success rate and less power traces comparing with the single information leakage point.     

Power analysis attack of dynamic password token based on SM3

A novel method of the power analysis attack of dynamic password token based on SM3 was first proposed to choose the permutation function output as the power analysis attack target,and the simultaneous equations about the key were composed of the attack results.According to the given inverse permutation function,the key was derived by solving the simultaneous equations based on the inverse permutation function.Measured results are presented to validate the proposed method was effective.The proposed method solved the problems of permutation function keys for direct selection of target as an energy analysis attack target.And the proposed method can also be applied to the power analysis attack of the other cryptographic algorithms.     

Round reduction-based fault attack on SM4 algorithm

A novel method of fault attack based on round reduction against SM4 algorithm was proposed.Faults were in-jected into the last four rounds of the SM4 encryption algorithm,so that the number of the algorithm's rounds can be re-duced.In known-ciphertext scenario,four traces are enough to recover the total 128 bit master key by screening these faults easily.The proposed attack is made to an unprotected SM4 smart card.Experiment shows that this attack method is efficient,and which not only simplifies the existing differential fault attack,but also improves the feasibility of the attack.     

基于Montgomery算法安全漏洞的SPA攻击算法

公钥密码体制的算法大多基于有限域的幂指数运算或者离散对数运算。而这些运算一般会采用Montgomery算法来降低运算的复杂度。针对Montgomery算法本身存在可被侧信道攻击利用的信息泄露问题,从理论和实际功耗数据2方面分析了Montgomery算法存在的安全漏洞,并基于该漏洞提出了对使用Montgomery算法实现的模幂运算进行简单能量分析（SPA, simple power analysis）攻击算法。利用该算法对实际模幂运算的能量曲线进行了功耗分析攻击。实验表明该攻击算法是行之有效的。     

功耗分析攻击中的功耗与数据相关性模型

在对密码设备进行功耗分析攻击时,攻击者需要建立密钥或者与密钥关联的数据值与被攻击设备的功耗相关性模型,藉此通过对功耗的分析破解出敏感信息。从攻击者的角度对器件功耗物理特性分析的基础上,重构了汉明距离模型和汉明重量模型,并从理论上证明了汉明重量模型的正确性,并建立起MCU功耗采集平台,验证了汉明重量模型的有效性和实用性。     

密码芯片中抗差分功耗分析攻击的DES方案设计

功耗分析攻击是当前密码芯片中各类数据加密算法的主要安全威胁,尤其是对于迄今应用最为广泛的数据加密标准算法造成了严重的危害。通过分析数据加密标准算法遭受功耗分析攻击的原理,并结合针对数据加密标准算法关键防御技术,给出了一种基于互补电路的中间值掩码DES方案设计。主要是利用双电路进行互补输出,以保证寄存器翻转保持功耗恒定,从而最大限度地降低功耗差异。根据算法性能分析结果表明：该方案可以抵抗差分功耗分析攻击,且实现简单,能够直接应用于密码芯片的电路设计中。