[發(fā)明專利]一種防御對分組算法能量攻擊的電路、芯片和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210134619.2
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN103384197A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李娜;胡曉波;趙東艷;王于波;張海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H04L9/28
• 分類號: H04L9/28
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息安全領(lǐng)域，具體涉及一種防御對分組算法能量攻擊的電路、芯片和方法。

背景技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計算機應(yīng)用滲透到社會生活的各個領(lǐng)域，特別是在電子商務(wù)中的應(yīng)用，使人們對信息的依賴程度越來越大，從而使信息安全技術(shù)顯得格外重要。加密作為信息安全領(lǐng)域的一個重要部分也越來越受到重視。加密學(xué)歷史悠久，密碼算法多種多樣。密碼算法按照對明文數(shù)據(jù)的處理可分為分組算法和流密碼算法。分組算法即對固定長度的一組明文進行加密的算法。它將明文按一定的位長分組，明文組和密鑰組的全部經(jīng)過加密運算得到密文組。解密時，密文組和密鑰組經(jīng)過解密運算，還原成明文組。分組算法的特點是：密鑰可以在一定時間內(nèi)固定，不必每次變換，因此給密鑰配發(fā)帶來了方便，但同時也存在密鑰容易被攻擊等安全隱患。

目前比較流行的分組算法有DES、AES等。分組算法現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。但隨著攻擊算法方法的發(fā)展，分組算法的防攻擊措施也在不斷進步。現(xiàn)在比較常見的能量攻擊的主要手段是：通過給出大量數(shù)據(jù)進行加密運算，然后對運算產(chǎn)生的功耗進行差分分析從而推算出密鑰，達到攻擊的目的。而常用的防御這種攻擊的方法是：在運算過程中對數(shù)據(jù)或密鑰進行掩碼或打亂運算時序等方法。

加密算法的運算過程包括：在密鑰K控制之下的加密算法E記為E_K，明文消息m對應(yīng)的密文記為E_K(m)。類似地，在密鑰K控制之下的解密算法D記為D_K，密文消息c對應(yīng)的明文記為D_K(c)。顯然，對所有的明文m，都有D_K(E_K(m))＝m。分組算法運算的一般簡化結(jié)構(gòu)如圖1所示。

現(xiàn)有技術(shù)主要是針對圈運算過程中S盒的攻擊而采取的防御措施，而對于圈運算結(jié)果的寄存器攻擊以及漢明距攻擊的防御措施較少。

現(xiàn)有的防攻擊方法主要是掩蓋運算過程中的數(shù)據(jù)，比如常用的MASK技術(shù)就是通過掩膜運算過程中的數(shù)據(jù)進行防御能量差分攻擊的，但MASK技術(shù)的硬件代價較大。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種防御對分組算法能量攻擊的電路、芯片和方法，運用隨機擾亂和隨機擾亂還原算法，以微小代價直接掩蓋明文和圈數(shù)據(jù)在寄存器里的信息，從而使防御效果更好。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種防御對分組算法能量攻擊的電路，其包括：圈運算模塊和圈密鑰生成模塊；其特征在于，所述防御能量攻擊電路包括：數(shù)據(jù)隨機擾亂還原單元、圈數(shù)據(jù)隨機擾亂還原單元和MUX2_1模塊；所述數(shù)據(jù)隨機擾亂還原單元、所述MUX2_1模塊、所述圈數(shù)據(jù)隨機擾亂還原單元和所述圈運算模塊依次連接；所述圈密鑰生成模塊將生成的密鑰傳輸?shù)剿鋈\算模塊。

本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)隨機擾亂還原單元包括：依次連接的隨機擾亂模塊(1)、數(shù)據(jù)寄存器和隨機擾亂還原模塊(2)。

本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，所述圈數(shù)據(jù)隨機擾亂還原單元包括：依次連接的隨機擾亂模塊(3)、圈數(shù)據(jù)寄存器和隨機擾亂還原模塊(4)。

本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，所述隨機擾亂模塊(1，3)利用隨機數(shù)對數(shù)據(jù)進行擾亂處理。

本發(fā)明提供的第四優(yōu)選技術(shù)方案中，所述隨機擾亂還原模塊(2，4)根據(jù)所述隨機擾亂模塊對應(yīng)的逆擾亂處理進行擾亂還原。

本發(fā)明提供的第五優(yōu)選技術(shù)方案中，所述MUX2_1模塊是二選一選擇器；所述防御能量攻擊電路為SSMP11型號。

本發(fā)明提供的第六優(yōu)選技術(shù)方案中，提供一種包括防御對分組算法能量攻擊的電路的電力通信安全芯片。

本發(fā)明提供的第七優(yōu)選技術(shù)方案中，提供一種防御對分組算法能量攻擊的方法，其改進之處在于，所述方法包括如下步驟：

(1).配置控制寄存器輸入數(shù)據(jù)，并判斷是否需要對數(shù)據(jù)進行亂序處理，若不需要，則存儲輸入數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行加/解密運算，跳轉(zhuǎn)至步驟6；否則進行步驟2；

(2).對數(shù)據(jù)進行亂序處理；

(3).存儲亂序后的數(shù)據(jù)；

(4).對數(shù)據(jù)進行逆亂序處理；

(5).對圈數(shù)據(jù)進行加/解密圈運算；

(6).輸出加解密結(jié)果。

本發(fā)明提供的第八優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟2中，利用隨機數(shù)對數(shù)據(jù)進行擾亂處理。

本發(fā)明提供的第九優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟5中，在圈運算結(jié)束后將數(shù)據(jù)亂序并進行存儲；其中，每次存儲的圈運算結(jié)果都是經(jīng)過擾亂的。