差分功耗分析攻击下密码芯片风险的量化方法

doi:10.3724/SP.J.1087.2013.01642

计算机应用 ›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (06): 1642-1645.DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.01642

差分功耗分析攻击下密码芯片风险的量化方法

徐开勇¹,方明¹,杨天池¹,孟繁蔚¹,黄惠新²

1. 信息工程大学,郑州 450004
2. 92762部队,福建厦门 361008

收稿日期:2012-12-17 修回日期:2013-02-22 发布日期:2013-06-05 出版日期:2013-06-01
通讯作者: 方明
作者简介:徐开勇(1963-)，男，河南郑州人，研究员，主要研究方向：密码模块分析、信息安全系统工程；方明(1987-)，男，辽宁沈阳人，硕士研究生，主要研究方向：密码模块分析、信息安全系统工程；杨天池（1978-），男，辽宁阜新人，讲师，博士，主要研究方向：密码模块分析、信息安全系统工程；孟繁蔚(1987-)，男，北京人，硕士研究生，主要研究方向：密码模块分析、信息安全系统工程；黄惠新(1986-)，男，辽宁抚顺人，助理工程师，硕士，主要研究方向：密码模块分析、信息安全系统工程。

Value-at-risk quantitative method about password chip under differential power analysis attacks

XU Kaiyong¹,FANG Ming¹,YANG Tianchi¹,MENG Fanwei¹,HUANG Huixin²

1. Information Engineering University, Zhengzhou Henan 450004,China
2. No.92762 Army of PLA，Xiamen Fujian 361008,China

Received:2012-12-17 Revised:2013-02-22 Online:2013-06-05 Published:2013-06-01
Contact: FANG Ming

摘要/Abstract

摘要： 针对差分功耗分析(DPA）攻击的原理及特点，利用核函数估算密码芯片工作过程中功耗泄漏量的概率分布密度，通过计算密钥猜测正确时攻击模型与功耗泄漏量之间的互信息熵，将密码芯片在面对DPA攻击时所承受的风险进行了量化。实验表明，该风险量化方法能够很好地估算出密钥猜测正确时攻击模型与功耗泄漏量之间的相关度，并为完整的密码芯片风险分析提供重要指标。

关键词: 差分功耗分析攻击, 风险值量化, 核函数, 互信息熵, 密码芯片

Abstract: Based on the principle and characteristics of the Differential Power Analysis (DPA) attack, the kernel function was used to estimate the probability distribution density of the leakage of power consumption in the password chip work process. By calculating the mutual information between the attack model and the power leakage, when the guessed key was correct, this paper quantified the risk value of the password chip in the face of DPA attacks. The experiments show that the risk quantification method can be a good estimate of the correlation degree between the attack model and power leakage when the guessed key is correct and then provides important indicators to complete password chip risk evaluation.

Key words: Differential Power Analysis (DPA) attack, value-at-risk quantification, kernel function, mutual information entropy, password chip

中图分类号:

TP309

徐开勇方明杨天池孟繁蔚黄惠新. 差分功耗分析攻击下密码芯片风险的量化方法[J]. 计算机应用, 2013, 33(06): 1642-1645.

XU Kaiyong FANG Ming YANG Tianchi MENG Fanwei HUANG Huixin. Value-at-risk quantitative method about password chip under differential power analysis attacks[J]. Journal of Computer Applications, 2013, 33(06): 1642-1645.

参考文献

[1]AGRAWAL D, RAO J R, ROHATGI P, et al.Templates as master keys[J].Cryptographic Hardware and Embedded System，2005，38(12)：53-56

[2] 姚剑波, 张涛.层次化的侧信道攻击风险量化评估模型［J］.计算机工程与应用，2012,48(26):84-87.

[3] 姚剑波,张涛.基于互信息博弈的侧信道攻击安全风险评估［J］.计算机科学，2012,39(6):69-71.

[4] JOYE M, PAILLIER P, SCHOENMAKERS B. On second-order differential power analysis ［C］// Proceedings of Cryptograph IC Hardware and Embedded Systems. Berlin: Springer-Verlag, 2005：293-308.

[5] 童元满.基于细粒度任务调度的防功耗分析模幂方法［J］.计算机工程,2006,32（24）：15-16,33.

[6] 李志强，严迎建，段二朋.差分能量攻击样本选取方法［J］.计算机应用,2012,32（1）：92-94.

[7] 郑媛媛，王韬，赵新杰，等.针对AES第一轮的汉明重代数攻击研究［J］.微电子学与计算机,2011,28（7）:83-85.

[8] 李雄伟，邹程，陈开颜，等.针对FPGA密码芯片M-DPA攻击的研究与实现［J］.计算机测量与控制,2011,19（12）:3121-3124.

[9] 欧海文，李起瑞，胡晓波，等.智能卡芯片中TDES密码电路的差分功耗攻击［J］.计算机应用研究,2012,29（3）:927-929.

[10] 童元满.基于动态双轨逻辑的抗功耗攻击安全芯片半定制设计流程［J］.小型微型计算机系统，2007,28（5）:935-939.

[11] 张玉敏.基于不同核函数的概率密度函数估计比较研究［D］.保定:河北大学,2010.

[12] HARDLE W. Smoothing Techniques: With implementation in S (Springer Series in Statistics)［M］.Berlin: Springer-Verlag, 2008：296-306.

[13] PARZEN E. On estimation of a probability density function and mode[J].The Annals of Mathematical Statistics,1962,33(3): 1065-1076.

[1]	邱云志, 汪廷华, 戴小路. 双重特征加权模糊支持向量机[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2022, 42(3): 683-687.
[2]	祁祥洲, 邢红杰. 基于中心核对齐的多核单类支持向量机[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2022, 42(2): 349-356.
[3]	王梅, 宋晓晖, 刘勇, 许传海. 神经正切核K‑Means聚类[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2022, 42(11): 3330-3336.
[4]	効琦, 尹增山, 高爽. 基于检测与跟踪相互迭代的极暗弱目标搜索算法[J]. 计算机应用, 2021, 41(10): 3017-3024.
[5]	孙石磊, 王超, 赵元棣. 基于轮廓系数的参数无关空中交通轨迹聚类方法[J]. 计算机应用, 2019, 39(11): 3293-3297.
[6]	范君, 王新, 徐慧. 粒子群优化混合核极限学习机的构造煤厚度预测方法[J]. 计算机应用, 2018, 38(6): 1820-1825.
[7]	忽丽莎, 王素贞, 陈益强, 胡春雨, 蒋鑫龙, 陈振宇, 高兴宇. 基于目标均衡度量的核增量学习跌倒检测方法[J]. 计算机应用, 2018, 38(4): 928-934.
[8]	张乐园, 李佳烨, 李鹏清. 低秩约束的非线性属性选择算法[J]. 计算机应用, 2018, 38(12): 3444-3449.
[9]	南敬昌, 崔洪艳. 基于新型二维核函数动态X参数的功放建模[J]. 计算机应用, 2017, 37(8): 2421-2426.
[10]	李华, 李德玉, 王素格, 张晶. 多标记数据特征提取方法的核改进[J]. 计算机应用, 2015, 35(7): 1939-1944.
[11]	王伟东, 刘兵, 管红杰, 周勇, 夏士雄. 基于核函数的谱嵌入聚类算法[J]. 计算机应用, 2015, 35(3): 761-765.
[12]	张成, 刘亚东, 李元. 基于判别式扩散映射分析的非线性特征提取[J]. 计算机应用, 2015, 35(2): 470-475.
[13]	胡昭华, 邢卫国, 何军, 张秀再. 多通道核相关滤波的实时跟踪方法[J]. 计算机应用, 2015, 35(12): 3544-3549.
[14]	柴佳晶顾海华包斯刚. 密码芯片中二元扩域Eta双线性对安全算法[J]. 计算机应用, 2013, 33(01): 163-167.
[15]	王静何建农. 基于K型支持向量机的遥感图像分类新算法[J]. 计算机应用, 2012, 32(10): 2832-2835.

差分功耗分析攻击下密码芯片风险的量化方法

Value-at-risk quantitative method about password chip under differential power analysis attacks

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