一种轻量级数据加密标准循环掩码实现方案

发布时间：2021-06-20 14:53

　　随着智能卡技术的不断发展,智能卡芯片的安全性也面临越来越大的挑战。在众多加密算法中,数据加密标准（DES）算法是一种应用较广的对称加解密算法。为了抵御各种侧信道攻击,使用最为广泛的是在算法中通过掩码技术来消除真实密钥和功耗相关性,该文提出一种新的适用于DES的循环掩码方案,和之前文献中的预计算掩码方案相比,不仅预计算量大大减少,而且整个DES运算过程的中间数据都是带有掩码的,把掩码拆分后,还可以防护高阶攻击。 

【文章来源】：电子与信息学报. 2020,42(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

DES加密流程

作。算法安全性主要依赖于非线性不可逆运算的S盒。DES算法是完全对称的结构，一般硬件实现时仅需实现1轮的电路，然后进行16次迭代进行16轮的加密，因此，在硬件上每一轮对应数据都是存储在同一个寄存器中，每次运算结束后更新寄存器的内容。通过观察一个寄存器的指定位，可以判断电路翻转的大致情况，从而对功耗曲线加以区分。因为寄存器某一位的翻转意味着上一轮计算输出的变化，这种变化往往就反映了S盒电路相关的一系列电路的动作，所产生的功耗要比输出不发生变化的图1DES加密流程图2F函数第8期王立辉等：一种轻量级数据加密标准循环掩码实现方案1829

功耗分析攻击可以得到θB=K2⊕E(P(S(K1⊕E(MB))))(3)(3)把式(2)和式(3)进行异或运算，可以得到S(K1⊕E(MA))⊕S(K1⊕E(MB))=P1(E1(θA⊕θB))(4)(4)求解式(4)可以得到K1，平均每个S盒可以得到4个不同的K1值。对8个S盒重复上述过程，最后需要穷举猜测48×28=224种可能的key值。因此Akkar等人在文献[17]又对UMM掩码方案进行了改进：定义函数S3(x)，满足对任一x∈[0,图35种不同的轮函数1830电子与信息学报第42卷

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于随机加法链的高级加密标准抗侧信道攻击对策[J]. 黄海,冯新新,刘红雨,厚娇,赵玉迎,尹莉莉,姜久兴.  电子与信息学报. 2019(02)
[2]防御差分功耗分析攻击技术研究[J]. 汪鹏君,张跃军,张学龙.  电子与信息学报. 2012(11)
[3]基于LBDL逻辑的抗DPA攻击电路设计方法[J]. 乐大珩,李少青,张民选.  国防科技大学学报. 2009(06)



本文编号：3239406