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.     

SMS4密码算法的差分故障攻击

SMS4是用于WAPI的分组密码算法,是国内官方公布的第一个商用密码算法．由于公布时间不长,关于它的安全性研究尚没有公开结果发表．该文研究SMS4密码算法对差分故障攻击的安全性．攻击采用面向字节的随机故障模型,并且结合了差分分析技术．该攻击方法理论上仅需要32个错误密文就可以完全恢复出SMS4的128比特种子密钥．因为实际中故障发生的字节位置是不可能完全平均的,所以实际攻击所需错误密文数将略大于理论值;文中的实验结果也验证了这一事实,恢复SMS4的128bit种子密钥平均大约需要47个错误密文．文章结果显示SMS4对差分故障攻击是脆弱的．为了避免这类攻击,建议用户对加密设备进行保护,阻止攻击者对其进行故障诱导．     

分组密码算法SMS4的暴力破解及模拟实现

加密算法的安全性在很大程度上取决于暴力破解的不可行性。暴力破解加密算法是密码学研究的一个重要方向。该文采用分布式计算方法,设计了暴力破解SMS4加密算法的软件。在局域网内对SMS4算法的暴力破解做了模拟实现,并对软件的性能进行了测试。最后对软件及SMS4算法的暴力破解结果进行了分析,并指明了下一步的工作方向。     

面积优先的分组密码算法SMS4 IP核设计

对新分组密码算法SMS4进行了FPGA实现。所设计的SMS4算法的IP核主要包括具有加解密功能的非流水线式数据通路和实时产生子密钥的密钥扩展模块,并且支持电子密码本(ECB)和分组链接(CBC)两种工作模式。提出了一种不含密钥初始化的运行模式,使解密吞吐率提高近一倍。实验表明,该IP核吞吐率高且相对面积小,非常适合面积受限条件下的无线产品应用。     

SMS4分组密码体制的分析及其实现

由于分组密码具有安全性高、加密速度快的优点,经常被应用到社会的各个领域。对我国无线局域网产品的加密算法SMS4密码体制进行了详细地分析,并给出了可运行的SMS4算法的源代码。     

对SMS4密码算法改进的差分攻击

差分分析和线性分析是重要的密码算法分析工具.多年来,很多研究者致力于改善这两种攻击方法.Achiya Bar-On等人提出了一种方法,能够使攻击者对部分状态参与非线性变换的SPN结构的密码算法进行更多轮数的差分分析和线性分析.这种方法使用了两个辅助矩阵,其目的就是更多地利用密码算法中线性层的约束,从而能攻击更多轮数.将这种方法应用到中国密码算法SMS4的多差分攻击中,获得了一个比现有攻击存储复杂度更低和数据复杂度更少的攻击结果.在成功概率为0.9时,实施23轮的SMS4密钥恢复攻击需要2^113.5个明文,时间复杂度为2^126.7轮等价的23轮加密.这是目前为止存储复杂度最低的攻击,存储复杂度为2¹⁷个字节.     

SMS4密码算法的低功耗实现

根据实际应用场景,提出一种SMS4密码算法的低功耗实现方法。通过对前后分组加解密数据的密钥进行对比分析,有选择地对上一次操作结果进行复用,同时辅以动态时钟管理、操作数隔离、门控时钟等低功耗设计技术降低功耗。实验结果表明,该实现方法比原算法降低65%的功耗,等效门数减少13%。     

CBC模式下SMS4算法并行化研究

为提高密码分组链接即CBC模式下SMS4算法的实现性能,研究了CBC模式下多SMS4密码处理引擎的并行处理机制.首先提出了支持CBC模式的SMS4密码处理引擎架构,基于资源重用的方式设计了SMS4算法的迭代结构.在此基础上进一步研究了多密码处理引擎的并行化问题,提出了CBC模式下多引擎的任务分配机制.与同类设计相比,该文设计的密码处理引擎资源占用少、数据吞吐率高,提高了CBC模式下SMS4算法的处理性能.     

一种提高SMS4安全性的算法

SMS4是在国内正式使用并于2006年公布的第一个用于无线局域网的商用分组密码算法。关于其安全性研究的公开论文很少,文中研究SMS4算法的安全性并提出了一个提高其安全性的算法,详细讨论了该算法的正形性以及密码运算操作的正确性,同时通过与SMS4原算法的理论分析以及实验数据对比,得出结论：本SMS4改进算法在保证加解密操作的正确性以及基本不改变算法应用领域的前提下,提高了原SMS4算法的安全性。     

基于FPGA的图像处理电路的设计与实现

以FPGA为平台,设计了灰阶变化、图像压缩、边缘检测等图像处理电路。与传统的设计方法相比较,本设计不仅具有FPGA电路特有的开发周期短、设计效率高、扩展性和升级性良好、设计灵活等特点,而且由于系统采用硬件电路实现,因此在图像处理的速度上具有明显的优势。     

基于FPGA的流量的测量接口电路设计

对流量及其数据传输机制进行了说明,提出了用单片FPGh对流量的输出值进行处理的解决方法,大大提高了流量的精度。这种方案可使整个系统仅由FPGA、传感器电路及少许外围电路构成,而不再需要单片机和复杂的外罔电路,使接口电路大为简化,系统的可靠性高且易于维护。仿真试验表明,FPGA流体测量接口电路的设计方法是实际可行的。     

基于现场可编程门阵列的SMS4故障检测实现

硬件实现的SMS4加密算法计算过程中容易出现故障,为防止攻击者利用故障信息进行故障攻击从而破解SMS4算法,提出一种针对SMS4算法的故障检测方案。该方案首先分析了硬件实现的SMS4算法出现故障的位置及其影响,然后在关键路径上建立了3个检测点,通过实时监测检测点来定位算法执行过程中出现的故障。一旦成功检测到故障,立即重新执行算法以保证攻击者难以获取有效的故障信息。将提出的方案和原无故障检测的算法分别在Xilinx公司的Virtex-7和Altera公司的Cyclone Ⅱ EP2C35F76C6两个现场可编程门阵列(FPGA)上综合实现,在Virtex-7上,提出的带故障检测的方案比原算法占用逻辑资源增加30%,吞吐量相当;在EP2C35F76C6上比原算法增加0.1%的硬件资源,吞吐量达到原来的93%。实验结果表明,在尽量不影响吞吐量的前提下,提出的方案占用硬件资源小,并且可以有效地检测出故障,从而避免SMS4算法受到故障攻击。     

基于FPGA的生命探测仪算法研究与系统设计

给出了一种基于FPGA的生命探测信号处理系统的设计方法。从理论上研究了生命探测仪的算法及其软硬件系统。其中在FPGA软件设计中利用模块化的思想方法分别设计了FIR滤波器、异步FIFO、UART、电池监控、功能控制等功能模块。最后完成人体特征信号和体动信号的分析与提取,实现了非接触情况下生命探测与发现。相对于传统的生命探测仪,该设备具有体积小,功耗低,操作简单,携带方便等优点,特别适用于野外和战场生命探测等应用场合。     

SMS4加密算法的设计和高效实现

本文对SMS4算法各运算单元进行了分析和优化设计,并根据该加密算法的结构和特点提出了一种基于FPGA的硬件高效实现方案。与传统硬件实现方案相比,本设计大大减少了硬件资源的消耗,并充分保证了处理速度,因而非常适用于无线局域网的安全产品。     

基于FPGA的RC4加密算法设计及实现

针对通信安全问题,采用自顶向下的设计方法,设计了一种RC4算法基于FPGA的实现方式,实现了通信数据的加密传输。根据RC4加密算法的原理和设计流程,使用Verilog HDL编程语言,采用有限状态机（FSM）的编程方式实现算法,通过Modelsim SE 10.1a仿真软件进行仿真,并在FPGA开发板上进行验证。采用本文提出的FPGA设计方法实现的RC4加密算法相比软件加密方式和已有的FPGA实现方式速度有明显提高。     

基于FPGA的IFFT处理器设计

通过分析FFT的Cooley-Tukey算法,导出相应的IFFT算法。采用Altera公司的Cyclone Ⅱ系列FPGA芯片中的FFT megacore IP核定制FFT功能,分别使用Quartus Ⅱ和VHDL开发工具验证实现。     

浮点LMS算法的FPGA实现

浮点LMS算法的FPGA实现是自适应天线阵工程设计中的关键技术。本文提出了一种在FPGA内实现浮点LMS算法的方法,该方法采用三级流水线操作的方式,兼顾算法的精度和动态范围。仿真结果表明,该方法能有效利用FPGA的逻辑资源,保证运算速度,满足系统的实时性。     

基于FPGA的多通道异步时分数据采集电路研究

为了对飞行体多通道信号进行实时参数采集,提出了异步时分数据采集电路的设计方法,同时对多通道异步时分数据采集电路中的通道串扰现象进行了深入研究,提出了控制逻辑的优化方法,以及关键器件选型的依据。通过现场试验,该采集电路成功采集了飞行体的实时工作参数。工程实践表明,该系统实现了对多通道模拟信号的高精度采集,满足了工程实际需求。