基于前后随机轮DES算法的智能卡DPA攻击研究
发布时间：2021-07-15 19:15
随着芯片技术的快速发展,智能卡在军事、金融、政府等领域得到了广泛应用,与此同时,针对智能卡密码破解的犯罪率也越来越高。目前智能卡的密码破解方法可分为两类：针对密码体系的数学破解和利用旁路信息进行破解,后者的代表就是旁路攻击。功耗攻击是旁路攻击的一种主要手段,其利用密码算法执行过程中泄露的功耗和处理数据之间的相关性恢复出与密钥相关的信息,其中,差分功耗攻击由于攻击能力强,与具体加密算法无关,成为了智能卡密码破解的重要手段。目前针对功耗攻击的新型智能卡防御措施主要有掩码技术和随机轮技术。与掩码技术相比,随机轮实施步骤简单、代价小,是智能卡主要采取的防御措施。随机轮技术按照加入随机轮的位置可分为前后随机轮和中间随机轮。本文在研究智能卡差分功耗攻击与防御的基础上,针对前后随机轮防御措施,根据攻击节点的不同首次提出了累加攻击算法和分段攻击算法,通过大量实验数据恢复了智能卡加密密钥,证明前后随机轮不能抵抗差分功耗攻击。具体工作如下：（1）软硬件结合实现一般智能卡差分功耗攻击。根据DES算法和差分功耗攻击原理,结合功耗数据相关模型,使用MATLAB仿真实现了对一般智能卡的差分功耗攻击,并搭建硬件攻击...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
智能卡分类Figure2,5Smartcardclassification
本实验使用的示波器实物如图5.4所示。图5.4示波器Figure5.4 Oscilloscope该示波器的技术参数如表5.1所示。表5.1示波器主要参数表Tables. 1 Main parameters of the oscilloscope标称模拟带宽 IGHz I釆集时间分辨率 loops (lOGS/s)"带宽限制 20-200MHZ 最大采样速率 5GS/S最大输入电压 5\/rms(50O)/250Vmax(lMO) &形8000 个波形/秒(3) PC机。PC里需装有Inspector软件。Inspector是故障注入系统平台软件，其是Riscure公司旗下一款比较成熟的波形处理软件。Inspector可以对毛刺注入后产生的响应值进行分析处理，其最主要的功能是针对智能卡芯片、RFID芯片及嵌入式密码处理器芯片进行旁路安全测试分析，可进行电磁痕迹跟踪、功耗跟踪与射频跟踪，并分析跟踪过程中信号处理的微妙差异，具体包括：SPA, DPA,射频信号滤波后RFA射频分析以及EMA电磁感应分析。本实验用到的主要功能是对示波器釆集到的波形进行滤波、对齐等处理。图5.5是某款智能卡芯片的功耗图，通过运行Inspector里的脚本语言触发Power Tracer对任意多明文进行加密，并通过示波器记录数据，釆集够所需数目的功耗曲线后停止脚本运行，同时示波器将釆集到的所有功耗曲线回传给Inspector进行显示。图5.5内的数字表示如下：1)采集得到的功耗曲
SI盒攻击结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能卡COS安全性测试研究[J]. 李国俊,董晶晶,周瑾. 计算机技术与发展. 2014(02)
[2]基于RSA数字信封技术的Android数据安全机制[J]. 肖萍,李茜. 信息网络安全. 2013(03)
[3]功耗分析攻击中的功耗与数据相关性模型[J]. 罗鹏,冯登国,周永彬. 通信学报. 2012(S1)
[4]针对随机伪操作的简单功耗分析攻击[J]. 王敏,吴震. 通信学报. 2012(05)
[5]数据加密技术探究[J]. 孙全尚,张友志. 科技创新导报. 2011(36)
[6]智能卡芯片操作系统的研究与实现[J]. 郭鸿志,李代平,尹伟,周允强,梅小虎,郭琨,郭广义. 计算机工程与设计. 2010(19)
[7]智能卡抗DPA攻击的设计与实现[J]. 张剑峰,钱晶晶,谈慧宇,高进涛. 中国防伪报道. 2009(09)
[8]插入随机时延的高阶旁路攻击防御方法[J]. 张涛,范明钰. 计算机工程. 2008(16)
[9]防DPA攻击的两种不同逻辑比较研究[J]. 石伟,戴葵,童元满,龚锐,王志英. 计算机工程与科学. 2007(05)
[10]防DPA攻击的标准单元库的设计与实现[J]. 石伟,戴葵,童元满,龚锐. 微电子学与计算机. 2007(02)
硕士论文
[1]基于AES算法的智能卡攻击与防御的研究[D]. 冯艳.北京交通大学 2013
[2]基于RSA-CRT算法智能卡抗DPA攻击防御策略设计与实现[D]. 才晓玉.北京交通大学 2013
[3]智能卡COS的研究与设计[D]. 黄健.广东工业大学 2008
本文编号：3286302
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
智能卡分类Figure2,5Smartcardclassification
本实验使用的示波器实物如图5.4所示。图5.4示波器Figure5.4 Oscilloscope该示波器的技术参数如表5.1所示。表5.1示波器主要参数表Tables. 1 Main parameters of the oscilloscope标称模拟带宽 IGHz I釆集时间分辨率 loops (lOGS/s)"带宽限制 20-200MHZ 最大采样速率 5GS/S最大输入电压 5\/rms(50O)/250Vmax(lMO) &形8000 个波形/秒(3) PC机。PC里需装有Inspector软件。Inspector是故障注入系统平台软件，其是Riscure公司旗下一款比较成熟的波形处理软件。Inspector可以对毛刺注入后产生的响应值进行分析处理，其最主要的功能是针对智能卡芯片、RFID芯片及嵌入式密码处理器芯片进行旁路安全测试分析，可进行电磁痕迹跟踪、功耗跟踪与射频跟踪，并分析跟踪过程中信号处理的微妙差异，具体包括：SPA, DPA,射频信号滤波后RFA射频分析以及EMA电磁感应分析。本实验用到的主要功能是对示波器釆集到的波形进行滤波、对齐等处理。图5.5是某款智能卡芯片的功耗图，通过运行Inspector里的脚本语言触发Power Tracer对任意多明文进行加密，并通过示波器记录数据，釆集够所需数目的功耗曲线后停止脚本运行，同时示波器将釆集到的所有功耗曲线回传给Inspector进行显示。图5.5内的数字表示如下：1)采集得到的功耗曲
SI盒攻击结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能卡COS安全性测试研究[J]. 李国俊,董晶晶,周瑾. 计算机技术与发展. 2014(02)
[2]基于RSA数字信封技术的Android数据安全机制[J]. 肖萍,李茜. 信息网络安全. 2013(03)
[3]功耗分析攻击中的功耗与数据相关性模型[J]. 罗鹏,冯登国,周永彬. 通信学报. 2012(S1)
[4]针对随机伪操作的简单功耗分析攻击[J]. 王敏,吴震. 通信学报. 2012(05)
[5]数据加密技术探究[J]. 孙全尚,张友志. 科技创新导报. 2011(36)
[6]智能卡芯片操作系统的研究与实现[J]. 郭鸿志,李代平,尹伟,周允强,梅小虎,郭琨,郭广义. 计算机工程与设计. 2010(19)
[7]智能卡抗DPA攻击的设计与实现[J]. 张剑峰,钱晶晶,谈慧宇,高进涛. 中国防伪报道. 2009(09)
[8]插入随机时延的高阶旁路攻击防御方法[J]. 张涛,范明钰. 计算机工程. 2008(16)
[9]防DPA攻击的两种不同逻辑比较研究[J]. 石伟,戴葵,童元满,龚锐,王志英. 计算机工程与科学. 2007(05)
[10]防DPA攻击的标准单元库的设计与实现[J]. 石伟,戴葵,童元满,龚锐. 微电子学与计算机. 2007(02)
硕士论文
[1]基于AES算法的智能卡攻击与防御的研究[D]. 冯艳.北京交通大学 2013
[2]基于RSA-CRT算法智能卡抗DPA攻击防御策略设计与实现[D]. 才晓玉.北京交通大学 2013
[3]智能卡COS的研究与设计[D]. 黄健.广东工业大学 2008
本文编号：3286302
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