[發明專利]一種基于DES運算功耗獲取密碼設備密鑰的方法

在審

• 申請號: 202010832951.0
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111934847A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 張錫銘;韓緒倉;王飛宇;張行
• 申請（專利權）人: 中金金融認證中心有限公司
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;H04L9/06
• 代理公司: 北京國帆知識產權代理事務所(普通合伙) 11334
• 代理人: 劉小哲

1.一種基于DES運算功耗獲取密碼設備密鑰的方法，所述方法用于信息安全領域中對DES算法的加密芯片進行安全測評，包括，

第一步驟(S1)，向密碼設備輸入長度為64位的N條不同明文，檢測設備對所述明文執行DES加密運算的功耗，得到N條功耗曲線，其中N為大于1的正整數；

第二步驟(S2)，取猜測密鑰值，所述猜測密鑰值從全0到全1遍歷二進制數，將所述密鑰值與所述N條不同的明文進行運算，得到假設中間值數組；

第三步驟(S3)，將假設中間值映射為假設功耗值，得到假設功耗值數組；

第四步驟(S4)，將假設功耗值數組與功耗曲線值數組做相關性計算，取最大相關性系數的假設功耗值數組對應的假設密鑰作為真實密鑰。

2.根據權利要求1的方法，所述第二步驟(S2)中，所述假設中間值是密碼設備執行DES算法第一輪運算的完整輸出值，

計算公式為：W＝L₁||R₁，

W為假設中間值，

L₁為DES算法第一輪運算的左半部分輸出值，

R₁為DES算法第一輪運算的右半部分輸出值，

“||”為合并符號，表示將兩個32位數據合并為一個64位數據。

3.根據權利要求1所述的方法，所述第三步驟(S3)中，采用漢明距離模型或漢明重量模型將假設中間值映射為假設功耗值，當采用漢明重量模型時，所述假設功耗值映射公式為：h＝HW(W₁)＝HW(L₁||R₁)＝HW(L₁)+HW(R₁)，其中，h為假設功耗值，HW()表示計算輸入字符串漢明重量(Hamming Weight)的功能函數，W₁表示在DPA攻擊的第一步選取的中間值，L₁為DES算法第一輪運算的左半部分輸出值，R₁為DES算法第一輪運算的右半部分輸出值。

4.根據權利要求1所述的方法，所述第四步驟(S4)中，采用相關性計算公式，計算假設功耗值數組與功耗曲線值數組兩組數之間的相關性，得到相關性系數。

5.一種基于DES運算功耗獲取密碼設備密鑰方法的系統，包括，第一單元(1)，第二單元(2)，第三單元(3)，第四單元(4)，

所述第一單元(1)，用于向密碼設備輸入長度為64位的N條不同明文，檢測設備對所述明文執行DES加密運算的功耗，得到N條功耗曲線，其中N為大于1的正整數；

所述第二單元(2)，用于取猜測密鑰值，所述猜測密鑰值從全0到全1遍歷二進制數，將所述密鑰值與所述N條不同的明文進行運算，得到假設中間值數組；

所述第三單元(3)，用于將假設中間值映射為假設功耗值，得到假設功耗值數組；

所述第四單元(4)，用于將假設功耗值數組與功耗曲線值數組做相關性計算，取最大相關性系數的假設功耗數組值對應的假設密鑰作為真實密鑰。

6.根據權利要求5所述的系統，所述第二單元(2)中，包括假設中間值運算模塊(21)，用于根據以下計算公式，求解假設中間值：W＝L₁||R1，W為假設中間值，L₁為DES算法第一輪運算的左半部分輸出值，R₁為DES算法第一輪運算的右半部分輸出值，“||”為合并符號，表示將兩個32位數據合并為一個64位數據。

7.根據權利要求5所述的系統，所述第三單元(3)中，包括所述映射模塊(31)，采用漢明距離模型或漢明重量模型將假設中間值映射為假設功耗值，當采用漢明重量模型，根據以下計算公式，求解假設功耗值：

h＝HW(W₁)＝HW(L₁||R₁)＝HW(L₁)+HW(R₁)，其中，h為假設功耗值，HW()表示計算輸入字符串漢明重量(Hamming Weight)的功能函數，W₁表示在DPA攻擊的第一步選取的中間值，L₁為DES算法第一輪運算的左半部分輸出值，R₁為DES算法第一輪運算的右半部分輸出值。