基于动态补偿的椭圆曲线密码低成本抗功耗攻击策略及硬件结构研究

• 作者: 李伟 曾涵 陈韬 南龙梅
• 来源期刊: 电子与信息学报
• 关键词: 椭圆曲线密码 相关功耗分析 低成本 模拟退火算法
• 年，卷（期）: 2021,（9）
• 所属期刊栏目: 硬件安全专题|Special Issue on Hardware Security
• 页码范围: 2439-2448
• 页数: 10页
• 分类号: TN918.2|TP316.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.11999/JEIT210581

摘要

椭圆曲线密码(ECC)芯片的抗功耗攻击能力往往以电路性能、面积或功耗为代价.该文分析了在椭圆曲线密码点乘运算中密钥猜测正确与错误时的中间数据汉明距离概率分布差异性,提出一种基于动态汉明距离调控的功耗补偿方法,利用模拟退火算法离线寻找最优的映射矩阵,最终形成椭圆曲线密码硬件电路的等概率映射补偿模型,大大降低了中间数据与功耗的相关性.同时,以该模型为指导设计了低成本的同步功耗补偿电路,在CMOS 40 nm工艺下,防护后的ECC128电路面积增加22.8％.基于Sakura-G开发板开展了测试验证,防护电路的功耗仅增加18.8％,最小泄露轨迹数大于104,抗相关功耗分析能力提升了312倍.该策略在与随机化方法防护能力相当的情况下,不损失电路性能且硬件成本小,适用于高速或资源受限的ECC电路.