一种全新旁路攻击的分析与防御策略的研究

论文摘要

近年来,研究者注意到可能利用加密算法的实现和加密设备操作环境的特性对密码系统进行攻击,并将此类攻击方式命名为旁路攻击。旁路攻击主要是对加密协议执行时的各种物理信息的泄漏进行分析,而非传统密码分析中的基于数学方法的分析。差分行为分析是基于差分能量攻击和差分错误攻击的一种新的攻击方式,该攻击具有两种攻击的部分优点,同时所要求的提供的整个加密流程的信息少于上述两种算法,研究者从理论上分析了该攻击方法在AES上的实现,并给出了部分运算结果。使用差分行为分析,对我国无线局域网WAPI中的加密算法SMS4进行攻击。SMS4算法是我国官方公布的第一个商用密码算法,采用了SPN型结构,理论上,差分行为分析可以有效的还原出SMS4的轮密钥。针对差分行为分析在AES和SMS4上的理论分析和仿真实验,提出防御差分能量攻击和差分错误攻击的策略,并可以以此为基础,从理论上提出针对差分行为分析的安全防御策略,并且仅仅少量增加的复杂度和计算开销。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文的工作
• 1.5 论文的结构
• 2 旁路攻击有关基础理论
• 2.1 旁路攻击理论模型
• 2.2 差分密码分析理论
• 2.3 能量攻击理论
• 2.4 基于错误的分析
• 2.5 时间攻击等其他攻击方式
• 2.6 本章小结
• 3 差分行为分析及防御策略理论分析
• 3.1 差分行为分析理论算法
• 3.2 AES 密码体系的分析
• 3.3 SMS4 密码体系的分析
• 3.4 现有防御技术的分析
• 3.5 本章小结
• 4 差分行为攻击
• 4.1 对于128 位AES 的单BIT 差分行为分析
• 4.2 对于128 位AES 的多BIT 差分行为分析
• 4.3 在SMS4 算法上的差分行为分析
• 4.4 同其他攻击的对比
• 4.5 本章小结
• 5 差分行为的攻击的防御
• 5.1 差分能量攻击的防御策略分析
• 5.2 基于错误的攻击的防御策略分析
• 5.3 防御差分能量攻击及差分错误攻击的整体防御策略
• 5.4 差分行为分析防御策略设计前分析
• 5.5 差分行为分析防御策略
• 5.6 本章小结
• 6 结语
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步研究及展望
• 致谢
• 参考文献