基于小波包的AES相关功耗分析攻击

在相关功耗分析攻击中,功耗曲线噪声的存在会影响攻击结果的成功率。为此,运用小波包阈值进行去噪,提出一种功耗曲线预处理方法。利用小波包阈值法对功耗曲线进行去噪预处理,使用去噪后的功耗曲线执行相关功耗分析。实验结果表明,小波包阈值去噪能最大限度地去除功耗曲线中不相关的噪声,提高有用信号的信噪比,减少密钥分析所需数据和提高相关功耗分析的效率。     

一种带掩码AES算法的高阶差分功耗分析攻击方案

鉴于能量分析攻击对密码芯片安全性的严重威胁,对掩码技术进行研究,提出一种通过使用预处理函数对固定值掩码进行攻击的高阶差分功耗分析(HODPA)方案。利用功耗曲线上2个信息点的联合分布绕过掩码对加密系统的保护。开发以MEGA16单片机为核心的侧信道攻击平台,并在该平台上进行实验验证,结果表明,在不明确掩码具体数值的情况下,一阶DPA无法恢复出正确密钥,HODPA方案仅需约500条功耗曲线即可得到正确密钥,且正误密钥之间区分度高,具有较强的实用性。     

基于小波变换去噪的相关功耗分析攻击研究与实现

为了提高功耗分析攻击效率,减少噪声影响,研究了小波变换去噪对功耗攻击的影响以及相关功耗分析（correlation power analysis,CPA）攻击的相关系数与攻击效果的关系,提出使用平移不变量小波法与小波模极大值法对功耗曲线进行去噪预处理。该方法使用卡尔曼滤波法、小波模极大值法与平移不变量小波法对功耗曲线进行去噪预处理,再对原始数据及去噪后数据分别进行CPA。实验结果显示,与原始数据相比,使用平移不变量小波法改进的CPA相关系数比仅使用CPA提高了165%,比卡尔曼滤波法提高了31.4%,比小波模极大值法相关系数提高了26.4%,同时攻击成功所需要的功耗曲线减少了92%。实验结果表明使用平移不变量小波法改进的相关功耗分析攻击效果最好。     

抗差分功耗分析攻击的AES算法的VLSI实现

提出了一种抗差分功耗分析攻击的先进密码算法(AES)的低成本的VLSI实现方案.采用屏蔽(masking)技术来抗差分功耗分析攻击.为了降低抗攻击技术对原有运算单元速度面积的影响,在分析改进的AES算法的基础上,用优化运算次序、复用相应模块、采用复合域计算等方法实现了以极小的硬件代价获得了较高的抗攻击性能.采用HHNEC 0.25μm标准CMOS工艺,单元面积约48×103等效门;在70MHz工作频率下,数据吞吐率达到380Mbps.     

基于主成分分析的AES算法相关功耗分析攻击

针对相关功耗分析攻击中,当功耗曲线的功耗采样点较多时攻击速度缓慢的问题,引入了基于主成分分析的预处理方法。利用主成分分析对功耗曲线进行预处理,提取功耗信息中的主成分,抛弃次要成分,将功耗数据降维,达到减少数据分析量的目的,从而提高攻击效率。以高级加密标准为研究对象,对基于主成分分析的相关功耗分析攻击进行了研究。引入主成分分析的相关功耗分析攻击与经典相关功耗分析攻击的对比实验结果表明:基于主成分分析的预处理将功耗曲线中相关性高于0.2的信息集中到前67号的主成分中,有效地将实际分析功耗点的数量降低至经典相关功耗分析的大约1/4。     

一种基于最大偏差的AES功耗分析攻击方法

针对高级加密标准(AES)密码算法的电路实现,提出了一种改进的功耗攻击方法.该方法的基本思想是选取2次不同明文输入下的汉明重量差为改进功耗模型,通过选择明文能够最大可能性地增大功耗偏差,从而恢复出密钥.采用UMC 0.25 μm 1.8 v标准CMOS工艺库,利用Synopsys公司的EDA工具得到AES电路加密过程的功耗仿真曲线,建立起功耗攻击平台,并在此平台上进行多种功耗攻击方法的分析和比较.实验结果表明,与普通的差分功耗分析(DPA)和相关功耗分析(CPA)攻击方法比较,提出的改进攻击方法能够以适当的功耗测量次数,以及更小的计算复杂度实现DPA攻击.     

PRESENT相关功耗分析攻击研究

对PRESENT分组密码抗相关功耗分析能力进行了研究。基于汉明距离功耗模型,提出了一种针对PRESENT S盒的相关功耗分析方法,并通过仿真实验进行了验证。结果表明,未加防护措施的PRESENT硬件实现易遭受相关功耗分析威胁,5个样本的功耗曲线经分析即可恢复64位第一轮扩展密钥,将80位主密钥搜索空间降低到216,因此,PRESENT密码硬件实现需要对此类攻击进行防护。     

SMS4密码算法的差分功耗分析攻击研究

SMS4算法是用于无线局域网产品的分组密码算法,本文研究对SMS4密码算法的差分功耗分析攻击方法. 通过对算法结构的分析,结合差分功耗分析技术的原理,提出一种面向轮密钥字节的攻击方法. 在利用该方法获取最后四轮轮密钥的基础上,即可进一步推算出128bit加密密钥. 仿真实验结果证明,该攻击方法对SMS4轮运算有效可行,SMS4算法对差分功耗分析攻击是脆弱的,密码硬件设备需要对此类攻击进行防护.     

基于模极大值小波域的去噪算法研究

根据信号与噪声在小波变换下的不同特性，提出了基于模极大值小波域的去噪算法。该算法先用Adhoc算法求出信号的模极大值，再根据模极大值小波域的定义求出信号的模极大值小波域，从而得到信号的小波系数，然后逆变换得到信号。实例分析表明：该算法能有效消除噪声，与交替投影模极大值算法相比，该算法在原理上更简单，程序实现更容易，去噪速度更快，能满足在线监测的要求。     

基于代数表达式功耗模型的差分功耗分析攻击

差分功耗分析(DPA)攻击被证明是一种非常有效的针对加密设备的攻击方法,但目前存在的几个版本的DPA攻击方法对差分信息的需求量过高,且抗干扰能力有限、稳定性不强。在研究DPA攻击的基础上对DPA攻击方法进行了重构,简化DPA攻击复杂度,并提出基于代数表达式功耗模型的DPA攻击方法,该方法能够提高攻击的准确性,降低DPA攻击对差分信息的需求量。在SASEBO-GII实验平台上的实验结果表明,在不增加时间复杂度的前提下,提出的方法能够将针对硬件执行高级加密标准算法(AES)的DPA攻击对差分信息的需求量从数千条降到数百条,甚至更低。     

针对SM4密码算法的多点联合能量分析攻击

目前针对SM4密码算法的能量分析攻击,均属于单点能量分析攻击.由于单点能量分析攻击没有利用密码算法及单条能量信号曲线中所有和密钥相关的信息,所以单点能量分析攻击存在攻击所需样本较多、攻击信息利用率低的问题.针对单点能量分析攻击存在的问题,提出了针对SM4密码算法的多点联合能量分析攻击方法,攻击时同时选择SM4密码算法中和密钥相关的多个信息泄露点,根据泄露点对应的中间变量和能量泄露模型,构造多点联合能量泄露函数,即多点联合能量分析攻击出SM4密码算法的密钥.实验不仅验证了本攻击方法的有效性,而且验证了本攻击方法相比单点能量分析攻击方法提高了能量分析攻击成功率,减少能量分析攻击的曲线条数,提高能量分析攻击效率.根据该新方法的特点,该新型攻击能量分析攻击方法还可以用于针对其他密码算法的能量分析攻击.     

基于多小波变换及多层阈值的图像降噪研究

提出了一种基于多小波变换分层阈值的图像降噪的方法。此方法首先对一幅噪声图像进行多小波分解;接着根据多小波分解后的能量分布特性,在不同尺度的高频子带内,对小波系数进行不同阀值处理;最后经多小波反变换,得到重构图像。实验结果表明:此方法既可以有效地降低噪声,又可以较好地保持图像细节。     

基于CLi多小波的SAR图像压缩去噪混合方法

CLi是由复小波构造的一类对称、正交、紧支撑且消失矩阶数较高的多小波.针对CLi多小波的优越特性,本文给出了基于CLi多小波的SAR图像去噪压缩混合方法,该方法在压缩的同时,对噪声也进行了抑制.仿真实验表明,该方法无论对于常规图像,还是SAR图像都具有较高的压缩性能.     

面向AES密码芯片的DPA攻击技术研究

给出针对AES密码芯片的DPA攻击实现方法,并基于Atmel-AES平台使用DPA攻击技术分析得到AES的密钥。证实AES算法面对DPA攻击时的脆弱性,同时也证明对AES芯片抗DPA攻击进行研究的必要性。     

相关能量分析中的后向检错方案

侧信道分析技术经过20多年的发展,凭借其强大的分析能力及广阔的应用范围,业已成为密码学界研究的热点.而相关能量分析技术则是侧信道分析领域最常用也是最有效的分析方式.本文针对相关能量分析方法无法确认出错的子密钥位置的缺陷,设计了一种后向检错方案,以AES算法为例对算法流程进行了介绍.本方案利用AES算法列混合输出处的能量波形与对应中间值汉明重量的线性关系,通过计算此相关系数,划定阈值的方式,以达到判别出错的密钥字节所在的列混合位置,减小搜索空间的效果,并在密钥枚举过程中,对当前候选子密钥的正确性做出判断,最终构建了一种能够将四个列混合分而治之,四组子密钥分别恢复的密钥搜索方式.实验证明,即使单个字节密钥猜测准确率下降到70%,传统相关能量分析方法几乎无法恢复密钥时,后向检错方案仍能达到60%以上的成功率,成功地将达到相同成功率的波形条数需求减少了30%.     

基于多小波变换的图像融合研究

多小波是小波理论的扩展，在图像处理方面具有单小波所不具有的优点。它能够为图像提供一种比小波多分辨分析更加精确的分析方法。在研究了多小波变换的特性后，提出了一种基于离散多小波变换的图像融合方法，并将由不同传感器获得的不同分辨率的遥感图像数据利用此方法进行了融合。这种方法不仅能够完好地显示源图像各自的信息，而且能很好地将源图像的细节融合在一起。通过实验结果证明，采用这种方法可以得到更好的融合效果。     

基于双正交多小波的红外和可见光图像融合

利用双正交单小波的对称性和良好的滤波性能，给出了具有GMPs (Good Multifilter Properties)的双正交多小波滤波器，对其经过平衡处理后，结合Burt提出的选择和平均的融合方案，对可见光图像和红外图像进行了融合实验，充分利用红外波段和可见光波段的信息互补性，达到便于观察的目的。仿真结果表明该方法能取得较好的融合效果。     

基于带符号阶乘展开式的抗功耗方案算法

采用二进制编码的椭圆曲线密码抗功耗攻击方案往往效率较低。通过将标量表示成带符号的阶乘展开式编码形式,将标量乘法运算转化为一组小整数多标量乘法运算,结合预计算表的方法及基点掩码方法实施抗功耗攻击。根据算法性能分析结果表明,基于带符号阶乘展开式抗功耗攻击方案可以抵御多种功耗攻击,并且能够大幅提高计算效率。     

基于欧式距离的AES算法模板攻击

针对AES算法Cache计时模板攻击时会触发大量的Cache失效,容易被硬件计数器检测出来的问题,基于Flush+Flush攻击模型,提出一种基于欧氏距离的AES算法模板攻击方法,以减少触发Cache失效的次数,使攻击更加隐蔽.使用Flush+Flush攻击模型获取AES算法在内存中映射的位置;利用已知明文攻击不断地触...