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孙鸣潞,梁义怀,李锴彬,周正春
摘要: 针对侧信道攻击(SCA)泄露轨迹在强噪声与隐藏对策作用下信噪比降低、特征可分性下降,导致猜测熵收敛所需攻击轨迹数量显著增加的问题,提出一种高阶近邻约束下的自动编码器侧信道攻击预处理方法N-CAE(Neighbor-Constrained Autoencoder)。首先,在原始轨迹空间构建高阶邻接矩阵,并结合标签一致性形成结构引导矩阵;其次,在卷积自动编码器框架中引入近邻损失函数,与重构损失构成联合优化目标;再次,通过结构约束调节编码器输出的低维特征分布,使同类样本聚集、异类样本分离;最后,提取512维潜在表示作为攻击模型输入,实现去噪与降维的协同优化。在ASCAD固定密钥数据集的高斯噪声、去同步、随机延时中断、时钟抖动、随机重排五类典型干扰场景下进行验证。实验结果表明,N-CAE在各干扰场景下的信噪比、皮尔逊相关系数与攻击性能(猜测熵)均优于对比方法CAE(Convolutional Autoencoder)、D-CAE(Dilated Convolutional Autoencoder)与DAE(Denoising Autoencoder),其中在随机重排场景中信噪比峰值达到0.39,相较原始轨迹提升了1850%,较该场景下最优对比方法CAE提升358.9%;在高斯噪声场景中,采用N-CAE预处理后实现猜测熵收敛所需的攻击轨迹数量减少60.62%。该方法能够在多类防护对策条件下提升侧信道轨迹的信号质量与特征可分性,显著提高攻击性能。
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