[發明專利]一種用于硬件加密設備的頻率安全性分析系統及方法

有效

• 申請號: 201711217832.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108011707B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 唐明;李煜光;王蓬勃;李延斌;郭志鵬
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種用于硬件加密設備的頻率安全性分析系統，其特征在于，包括

功耗采集模塊：對加密設備的實測功耗曲線進行采集，采集時加密設備的工作頻率任取；

與功耗采集模塊連接的差分功耗構建模塊：實測功耗曲線進行處理，獲取差分功耗；

與差分功耗構建模塊連接的實際功耗重構模塊：對差分功耗進行處理，其中改變實際功耗重構模塊的工作頻率參數，獲取不同工作頻率之下的重構實際功耗；

與實際功耗重構模塊連接的頻率安全性分析模塊：對不同頻率的重構實際功耗進行分析，獲得不同頻率之下的硬件加密設備的安全性，并對安全性進行分析；

重構功耗的計算方法如下：

其α為常數，s為時間采樣點，Amp為放大函數，為與中間值x₁和x₂相關的函數，與實際功耗的特性有關；α與Amp可通過對實測功耗曲線進行擬合的方法獲得，f為工作頻率參數；工作頻率參數根據需要評估的頻率安全性進行選擇，在每次計算重構功耗時，均需要修改工作頻率參數，直至將所有頻率選擇完成為止；最終獲得的重構功耗P的數量與選擇出的頻率的數量相同，均為n個,HW為漢明重模型,為一種側信道分析中常用的泄漏模型。

2.根據權利要求1所述的一種用于硬件加密設備的頻率安全性分析系統，其特征在于，所述的功耗采集模塊包括：

功耗采集子模塊：對加密設備的實測功耗曲線進行采集，采集方式為使用示波器與加密芯片連接之后在計算機端使用功耗采集子模塊進行采集；

功耗存儲子模塊：用于將功耗采集子模塊采集所得的功耗曲線存儲于計算機中。

3.根據權利要求1所述的一種用于硬件加密設備的頻率安全性分析系統，其特征在于，所述的差分功耗構建模塊包括：

差分功耗計算子模塊：基于以下計算公式進行差分功耗的計算：

其中，k_c為正確秘鑰，為漢明重與數值j相同時曲線t_i組成的集合，表示集合中元素的數量，t_i與P_i分別為第i條功耗曲線和其明文輸入；

t為功耗曲線集合中的任意一條功耗曲線，為漢明重取值為0對應的功耗曲線集合；

差分功耗存儲子模塊：用于將差分功耗計算子模塊計算所得的功耗曲線存儲于計算機中。

4.根據權利要求1所述的一種用于硬件加密設備的頻率安全性分析系統，其特征在于，所述的實際功耗重構模塊包括

頻率控制子模塊：用于對計算重構功耗中所需工作頻率參數f進行控制，根據實際需求改變工作頻率f的大小；

實際功耗計算子模塊：用于對重構功耗P進行計算；

實際功耗存儲子模塊：用于將實際功耗計算子模塊計算所得的重構功耗P存儲于計算機中。

5.根據權利要求1所述的一種用于硬件加密設備的頻率安全性分析系統，其特征在于，所述的頻率安全性分析模塊包括：

相關性分析子模塊：用于使用相關性分析方法，對實際功耗重構模塊所得的重構功耗P進行安全性分析；

互信息分析子模塊：用于使用互信息分析方法，對實際功耗重構模塊所得的重構功耗P進行安全性分析；

安全性分析子模塊：用于對相關性分析子模塊與互信息分析子模塊所得的分析結果進行綜合，并根據重構功耗P所對應的工作頻率參數f，發現實際硬件加密設備的頻率安全性問題。