[發明專利]針對基于CAVE算法認證協議的側信道分析方法

在審

• 申請號: 201910069790.1
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109831290A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 谷大武;張馳;郭箏;劉軍榮;陸海寧;劉勁松;韓月;劉芮彤;楊瀅璇;張海峰;甘杰;金銳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;北京智芯微電子科技有限公司;國網信息通信產業集團有限公司
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種針對基于CAVE算法認證協議的側信道分析方法，其特征在于，通過采集cdmaOne的認證協議在移動設備上運行時產生的包含CAVE算法執行信息的功耗曲線，從功耗曲線中解析出CAVE算法執行參數，從而恢復出cdmaOne的認證協議所使用的密鑰；

所述的解析是指：針對查表操作，對查表操作對應的功耗曲線進行CPA分析，恢復出該查表操作的索引；針對分支判斷操作，對if判斷語句對應的功耗信息進行SPA分析，恢復其判斷條件中的固定值，其中CPA分析是指：查表操作的索引inx等價于固定不變的分量a與隨機變化的分量b相異或的結果inx = a ^ b，其中：隨機分量b是外部已知量，a是內部未知量；通過遍歷a的所有可能值，用已知的b與猜測的a’異或得到猜測索引inx’=b ^ a’；用inx’查表得到假設表的輸出out’，用out’和對應的功耗曲線計算皮爾森相關性系數，當且僅當inx’ = inx，即 a’=a時相關性系數達到最大；

所述的SPA分析是指：if判斷語句執行判斷為真的分支和判斷為假的分支所產生的功耗不同，且由于兩分支的指令序列不同，執行的時間長短也不同，直接從功耗曲線上觀察出執行的長短以推斷出當前執行了哪一分支，繼而推斷出if語句的判斷條件；

所述的恢復是指：通過16次CPA分析和16次SPA分析經合并結果得到認證協議所使用的密鑰，具體為：第1、2次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第一次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[4]，A-key[0]，A-key[1]A-key[5]，第3、4次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第二次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[1]，A-key[5]，第5、6次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第三次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[2]，第7、8次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第四次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[3]，第9、10次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第五次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[4]，第11、12次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第六次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[5]，第13、14次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第七次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[6]，第15、16次CPA分析和SPA分析針對CAVE算法的第八次循環操作對應的功耗信息，恢復出A-key[7]；

所述的密鑰的恢復過程中每次的CPA和SPA分析是相互依賴且串行執行。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述的CAVE算法執行信息包括查表操作和分支判斷操作對應的功耗信息，其中：查表操作是指給定一個具有256個入口的一一對應的表，給定0-255中的一個索引，得到表中對應索引的值；分支判斷操作是指CAVE算法中有if判斷語句影響程序的執行順序，該判斷條件中有一個固定值，當與該固定值比較的變量不等于該固定值，則執行某一段程序，否則執行另一段程序。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征是，所述的CAVE算法執行參數包括CAVE算法的查表操作的索引值以及分支判斷操作的閾值。

4.一種實現權利要求1~3中任一所述方法的系統，其特征在于，包括：功耗信息讀取模塊，功耗信息過濾模塊、CPA分析模塊、SPA分析模塊和結果組合模塊，其中：功耗信息讀取模塊載入CAVE算法執行時產生的功耗信息并將初始功耗信息輸出至CPA分析模塊；CPA分析模塊分析傳入的功耗信息并將分析結果和功耗信息輸出至SPA分析模塊；SPA分析模塊分析傳入的功耗信息并將分析結果和功耗信息輸出至功耗信息過濾模塊；功耗信息過濾模塊根據SPA的分析結果過濾功耗信息后得到更新功耗信息并輸出至CPA分析模塊；結果組合模塊組合多次CPA和SPA結果得到正確的密鑰。