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基于FSR的一类序列密码算法的能量分析攻击技术研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究内容与创新点

1.4 论文结构安排

第二章 序列密码能量分析攻击基础及相关技术

2.1 能量分析攻击基础

2.2 序列密码的能量分析攻击

2.3 能量分析攻击验证环境

2.4 本章小节

第三章 序列密码能量分析攻击方案的量化评估方法研究

3.1 序列密码能量分析攻击关键问题分析

3.2 攻击点选取方案的评估方法

3.3 初始向量选取方案的评估方法

3.4 本章小结

第四章 序列密码能量分析攻击方案的自动搜索方法研究

4.1 基于FSR的序列密码算法的分类

4.2 基于FSR的序列密码算法的抽象

4.3 攻击方案的自动搜索

4.4 本章小节

第五章 几种序列密码算法的选择初始向量相关性能量分析攻击

5.1 Trivium的能量分析攻击

5.2 Grain-128的能量分析攻击

5.3 ZUC的能量分析攻击

5.4 本章小结

第六章 几种序列密码算法的随机初始向量相关性能量分析攻击

6.1 MICKEY 2.0的能量分析攻击

6.2 A5-2的能量分析攻击

6.3 本章小节

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

作者简历

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摘要

能量分析攻击作为最有效的侧信道攻击技术之一,已被广泛地应用于分组密码和公钥密码的研究,但针对序列密码的相关研究却远不及前者,且现有的研究大多针对具体的算法,分析过程主观性较强,研究方法缺乏一般性。本文对基于FSR的一类序列密码算法的能量分析攻击技术进行了研究,提出了一套具有较高普适性的分析思路和攻击方法,可为序列密码算法的能量分析攻击提供方法指引,亦可为序列密码算法抗能量分析攻击能力的评估提供技术支撑。本文完成的主要工作如下:
  以多种序列密码算法为研究对象,对其结构和功耗成分特性进行了分析。在借鉴分组密码能量分析攻击思想的基础上,以序列密码和分组密码算法的功耗成分差异性为出发点,对序列密码能量分析攻击中的关键问题进行了研究,揭示了造成序列密码能量分析攻击困难的主要原因。
  攻击点和初始向量的选取是序列密码能量分析攻击的核心内容,对于具体的算法,很容易找到满足基本条件的攻击点和初始向量选取方案,如果每种方案都通过完整的实验流程进行验证,必然造成很高的人力、资源和时间成本。为了解决这一问题,提出了攻击方案的量化评估方法。在对攻击点功耗和算法整体功耗进行建模的基础上,通过分析模拟功耗的匹配情况,以代替实验验证过程,从而实现对攻击方案的快速评估,极大的提高攻击方案的甄别效率。
  在对序列密码算法进行建模的基础上,将攻击方案的选取问题抽象为数学规化问题,以攻击方案量化评估指标为优化目标,以遗传算法为搜索引擎,提出了序列密码能量分析攻击方案的自动搜索方法,使攻击方案的制定更加客观、分析更加全面和快速。相对于主观选取方案,基于全局寻优算法得到的攻击方案能够解决主观选取方案中容易出现的攻击点功耗与其他功耗成分之间存在相关性、错误猜测密钥与正确密钥的匹配结果区分度低以及所需初始向量样本量过大等问题。
  基于攻击方案自动搜索方法,对5种序列密码算法进行了能量分析攻击。文中对自动搜索方法给出的攻击方案进行了详细的分析,同时与主观选取的方案进行了对比,表明了自动搜索方法所给出方案的优越性。最后基于ASIC开发工具构建的验证环境对各攻击方案进行了验证,证实了攻击方案量化评估方法及自动搜索方法的有效性。

著录项

  • 作者

    杨昌盛;

  • 作者单位

    解放军信息工程大学;

    中国人民解放军信息工程大学;

  • 授予单位 解放军信息工程大学;中国人民解放军信息工程大学;
  • 学科 微电子学与固体电子学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 严迎建;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 理论;
  • 关键词

    能量分析攻击; 序列密码; 自动搜索; 遗传算法; 流程验证;

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