椭圆曲线密码算法的抗差分功耗攻击研究

论文摘要

椭圆曲线公钥密码（Elliptic Curve Cryptosystems，ECC）是密码学的一个研究热点，其安全性问题受到人们的关注。近些年来，出现了一种新的攻击方法，称之为旁道攻击（side channel attack），其中差分功耗分析（Differential PowerAnalysis，DPAL）就是一种强有力的攻击方式，已有一些ECC的传统算法被成功攻破的例子，因此设计具有抗差分功耗攻击能力的加密电路已成为安全性问题的迫切要求。本文提出了一种功耗离散化技术进行抗差分功耗攻击，其实质是一种改进了的功耗掩蔽技术。功耗离散化技术是从平衡功耗法改进而来的，它与平衡功耗法的最大不同在于，功耗离散化技术是在密码算法易受差分功耗攻击的时间点附近加入一段随机时间的功耗，而不是对加密电路进行全程功耗掩蔽，其优点是能在不大幅增加系统功耗的情况下抗差分功耗攻击。论文第1、2章简单介绍了ECC的应用和研究现状，阐述了ECC的基本概念和DPA的原理及攻击方式。第3章详细介绍了功耗离散化技术，并以二元域上ECC的Montgomery标量乘法为例，建立了离散功耗的参数化模型，给出了两个时间参数的定义。第4章给出了硬件电路的设计实现，并与用ASIC方式实现的GF(2193)(f（χ）=χ193+χ15+1)上的椭圆曲线的Montgomery标量乘法运算电路相结合，进行了ZEMD方式的功耗攻击实验，对功耗离散化技术抗差分功耗攻击的能力进行了验证和讨论。

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摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 椭圆曲线密码算法的应用

1.2 椭圆曲线密码算法的研究现状

1.3 课题意义和研究内容

第2章椭圆曲线密码算法及其安全性

2.1 椭圆曲线基本概念

2.2 椭圆曲线上的基本运算

2.2.1 点加和倍点运算

2.2.2 标量乘法运算

2.3 椭圆曲线密码算法的安全性问题

2.3.1 传统攻击方式

2.3.2 旁道攻击方式

2.3.3 差分功耗攻击

2.4 本章小结

第3章功耗离散化技术

3.1 平衡功耗法的提出

3.1.1 平衡功耗法描述

3.1.2 性能分析

3.2 功耗离散化技术

3.2.1 离散功耗模型

3.2.2 性能分析

3.3 各类抗差分功耗攻击方法性能比较

3.4 本章小结

第4章离散功耗电路的设计实现

4.1 总体介绍

4.2 电路结构

4.2.1 硬件组成

4.2.2 信号定义和时序分析

4.2.3 仿真结果

4.3 测试与分析

4.3.1 实验平台

4.3.2 测试结果分析

4.4 本章小结

第5章总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录

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获奖与论文发表情况

致谢

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