边信道攻击和防御是密码学中的一个研究热点。在实际运行过程中，密码系统泄漏的边信息与机密信息之间存在着依赖关系，边信道攻击正是基于这种依赖关系来实现对密码系统的攻击。此外，通过将边信道攻击与传统的密码分析攻击相结合，或者将多种边信道攻击方法进行组合，可以达到更强的攻击能力。可见，边信道攻击的实施将严重威胁到现实世界中密码系统的安全。电磁攻击是一种强有力的边信道攻击方法，在攻击过程中与被攻击对象之间无需进行电气连接，电磁辐射探测具有一定的区域选择性，可以避开某些边信道防御措施。论文中以常用的密码系统为研究对象，以电磁辐射探测为主要测试手段，对边信道攻击和防御进行了研究和实现，取得以下主要结果：1.根据超轻量级分组密码算法PRESENT所使用的S盒的特点，提出了一种可同时分析S盒输出和异或操作输出的双差分电磁攻击方法。通过实验并对结果进行分析得出，这两个攻击点的攻击结论互为印证或补充，弥补了在实际攻击中，仅采用单一的攻击时，无法得到全部密钥的缺陷。2.通过对差分电磁攻击得到的峰值与攻击点之间的位置关系进行分析，得出对攻击点输出值进行最大汉明距离操作所引起的电磁辐射是产生均值差峰值的根本原因。基于此，提出了一种针对电磁分析攻击的软件防御方法。3.通过对分组密码的结构特点及其软件和硬件实现进行研究，提出了一种混合的边信道攻击方法，即故障－电磁攻击。利用该方法攻击分组密码，使得分组密码轮数减少或降低到最少，从而易于分析获取其密钥。同时，根据故障－电磁攻击的原理，提出了相应的防御方法，可以有效防止或者降低故障－电磁攻击带来的风险，保障分组密码的安全。4.针对当前广泛应用的RFID门禁系统进行了测试和分析，根据分析结果，指出了这类RFID系统存在的安全隐患，使用单片机进行克隆攻击即可轻易入侵门禁。此外，根据现实中的可操作性及成本等因素，提出了基于物理特征的RFID防克隆攻击的方法，并利用该方法对商业级克隆卡进行防御实验。实验结果表明，该方法可以有效的识别出克隆伪造的RFID卡，降低克隆攻击入侵的风险。