[發明專利]基于神經網絡的安全芯片側信道泄漏檢測方法及系統

有效

• 申請號: 202011342859.2
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112600659B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 周云柯;鄧光喜;戴一凡
• 申請（專利權）人: 清華大學蘇州汽車研究院（吳江）;清華大學
• 主分類號: H04L9/00
• 分類號: H04L9/00;G06N3/08;G06N3/04
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;丁浩秋

本發明公開了一種基于神經網絡的安全芯片側信道泄漏檢測方法，包括：針對不同的加密算法，分別采集有防護芯片和無防護芯片在執行加密算法過程的能量軌跡，形成訓練樣本；對預處理后的樣本數據進行標注，根據加密算法名稱及防護情況進行標注；構建神經網絡模型；訓練構建的神經網絡模型；使用訓練好的神經網絡模型計算能量軌跡的類別，得到檢測結果。利用神經網絡可以有效分析出加密設備在執行算法時是否存在能量泄露，準確率高，易拓展，降低了測試人員的技能要求。

技術領域

本發明涉及芯片加密的側信道分析技術領域，具體地涉及一種基于神經網絡的安全芯片側信道泄漏檢測方法及系統。

背景技術

目前嵌入式芯片在車載設備中應用廣泛。車載設備變得越來越復雜，車聯網的發展導致了其安全問題受到越來越多的關注，因此安全測試變的尤為重要。目前的測試方法需要占用很多的人力，消耗測試人員大量的時間，且對測試人員的技術水平要求較高(對于不同的加密方法，需要采用不同的測試模塊)，急需一種減少測試人員操作的工具。側信道能量分析通過捕捉芯片加密過程中的能量變化，結合明文和密文，可以分析出加密算法的密鑰。

常用側信道分析平臺，如Riscure公司的Inspector分析測試平臺，也可以用作泄漏檢測。該平臺主要包括泄漏采集(示波器)和泄漏分析設備(臺式機)等。泄漏檢測過程一般為，攻擊者利用示波器等信號采集設備采集泄漏信息并進行預處理，利用泄漏檢測算法進行檢驗，評估設備泄漏情況和安全性。目前的泄漏檢測算法有高階掩碼泄漏檢測、掩碼方案泄漏預檢驗等等，但是就目前而言，并沒有哪一種檢測方法能夠以100％的概率得到設備是否存在泄漏的結論?；诖?，特提出本發明。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，本發明提供了一種基于神經網絡的安全芯片側信道泄漏檢測方法及系統，利用神經網絡可以有效分析出加密設備在執行算法時是否存在能量泄露，準確率高，易拓展，降低了測試人員的技能要求。

本發明的技術方案是：

一種基于神經網絡的安全芯片側信道泄漏檢測方法，包括以下步驟：

S01：針對不同的加密算法，分別采集有防護芯片和無防護芯片在執行加密算法過程的能量軌跡，形成訓練樣本；

S02：對預處理后的樣本數據進行標注，根據加密算法名稱及防護情況進行標注；

S03：構建神經網絡模型；

S04：訓練構建的神經網絡模型；

S05：使用訓練好的神經網絡模型計算能量軌跡的類別，得到檢測結果。

優選的技術方案中，所述步驟S01中每次采集指定的樣本數量和時間，采集時間應大于加密所需時間。

優選的技術方案中，所述步驟S03中構建的神經網絡模型包括輸入層、中間層和輸出層，所述中間層包括三個全連接的隱藏層z1，z2，z3，輸出層采用softmax函數，各層的數據處理公式為：