针对公钥密码算法的抗能量分析攻击研究

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侧信道攻击是一种新型的密码分析方法,通过采集密码设备在实际运行过程中所泄漏的侧信道信息,从密码算法的实现载体上完成密钥破译。它突破了传统的密码分析思想,对密码设备的实际安全产生了巨大威胁。其中,能量分析攻击是侧信道攻击中最有效的一种攻击手段,它能以较低的代价高效完成密钥破译。随着信息安全技术的快速发展,公钥密码算法被广泛应用于密码芯片中,以实现数据加密及身份认证等功能,但在实际运用过程中易遭受能量分析攻击。因此,针对公钥密码算法的抗能量分析攻击研究具有重要意义。  本文主要研究能抵抗能量分析攻击的公钥密码算法通用构造方法。首先从公钥密码算法快速实现的角度,介绍了几种常见的能量分析攻击方法——SPA、DPA、DA、RPA和ZPA。接着给出了公钥密码算法防御能量分析攻击的基本框架,归纳出针对每种攻击的防御方法,并对其安全性和计算效率进行了详细分析。在此基础之上,通过使密码算法的能量消耗随机化和减少算法循环次数,从算法级角度提出了一种适用于公钥密码算法的高效通用防御方案。  最后,将本文提出的通用防御方案分别运用于RSA和ECC密码算法中,构造新的RSA随机化明文编码算法和ECC三进制密钥随机分割算法,并通过理论分析论证了新算法的正确性、安全性和高效性。同时,通过实验平台进行算法安全性仿真分析,运用对比验证的方法对本文构造的防御算法进行了抗能量分析攻击实验,从实验上验证了算法的可行性和有效性。  
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