[發明專利]一種移動便攜式側信道采集測試設備及其控制方法

有效

• 申請號: 201810753252.X
• 申請日: 2018-07-10
• 公開（公告）號: CN109150491B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 唐明;郭志鵬;楊芳斐;劉樹波
• 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: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;劉琰

1.一種移動便攜式側信道采集測試設備，其特征在于，該設備包括依次相連的功耗采集目標開發板、曲線預處理模塊、采集板和分析板，其中：

功耗采集目標開發板，用于實現加密和解密，并輸出原始瞬時功耗；

曲線預處理模塊，用于對原始瞬時功耗進行預處理，包括信號放大、濾波和偏置處理，得到曲線預處理后的功耗數據；

采集板，用于在每個工作周期內，將曲線預處理后的功耗數據與給定電壓閾值進行比較，輸出二值信號，并通過閾值壓縮法進行累加計數，將該工作周期內的功耗數據轉換為功耗壓縮值，對其進行存儲，并根據各個工作周期的功耗壓縮值繪制功耗曲線；

分析板，用于設置測試時的給定電壓閾值，接收采集板發送的功耗曲線，并對其進行差分能量分析。

2.根據權利要求1所述的移動便攜式側信道采集測試設備，其特征在于，功耗采集目標開發板包括密碼芯片、功耗測量端口和Trigger信號控制端口，其中：

密碼芯片，用于在測試設備運行測試過程中，通過USB連接分析板，接收分析板的數據作為輸入，運行密碼算法；

功耗測量端口，測量設備通過該端口讀取功耗采集目標開發板的原始瞬時功耗；

Trigger信號控制端口，該端口通過跳線連接到采集板上設置的累加計數器，Trigger信號為高電平控制采集板采集功耗數據，低電平控制采集板停止采集功耗數據。

3.根據權利要求2所述的移動便攜式側信道采集測試設備，其特征在于，曲線預處理模塊包括放大 電路、濾波電路和電壓偏置電路，其中：

放大電路，原始瞬時功耗通過SMA接口輸入放大電路，對輸入的原始瞬時功耗的直流分量進行過濾，并放大交流分量，放大電路的響應頻率高于分析所需要的采樣頻率；

濾波電路，與放大電路連接，接收放大電路的輸出信號，將放大電路輸出的信號中高頻分量過濾，減少信號中的噪聲；

電壓偏置電路，與濾波電路連接，接收濾波電路的信號，將信號電壓值進行偏置，使最后的輸出信號幅度范圍在采集板中進行電壓比較的允許輸入范圍之內。

4.根據權利要求3所述的移動便攜式側信道采集測試設備，其特征在于，采集板包括DAC電路、電壓比較器、采樣時鐘電路、閾值輸出電路、存儲器和累加計數器，其中：

DAC電路，用于調節給定電壓閾值，將給定電壓閾值輸出到電壓比較器的一個輸入端中；

電壓比較器，通過兩個端口分別與DAC電路和電壓偏置電路連接，如果電壓偏置電路信號值大于DAC電路給定電壓閾值，電壓比較器輸出高電平，否則電壓比較器輸出低電平；

采樣時鐘電路，與累加計數器相連，控制累加計數器的每秒采樣次數；

閾值輸出電路，與DAC模塊相連，控制DAC電路設置的給定電壓閾值大小；

存儲器，與累加計數器相連，保存累加計數器輸出的功耗數值；

累加計數器，與電壓比較器連接，根據設置的每秒采樣次數，對電壓比較器輸出進行采樣，高電平累加器計數器值加一，低電平不變；同時，每個工作周期累加計數器將計數值寫入存儲器并清零。

5.根據權利要求4所述的移動便攜式側信道采集測試設備，其特征在于，閾值壓縮法的具體方法為：

累加計數器和Trigger信號控制端口、電壓比較器、采樣時鐘電路均相連；其中：根據采樣時鐘控制累加計數器每秒采樣次數N_f，電壓比較器輸出二值0、1信號給累加計數器；在每個密碼芯片工作周期T_c內，累加計數器累加按照采樣頻率N_f將電壓比較器二值信號進行累加為w_i，w_i作為該密碼芯片工作周期的功耗；每個周期開始時，即每累加N_f/N_c次，其中N_c為密碼芯片工作頻率，存儲w_i，i＝i+1，將w₀置0，其中w₀為累加計數器的初值，i＝1,2，…，n；Trigger信號為高電平時累加計數器工作，低電平停止累加，此時采集的n個功耗值組成一條功耗曲線W＝(w_1,w_2,…,w_n)傳輸給分析板進行分析。