针对分组密码S盒的能量分析攻击效率研究-山东大学学报工学版.PDF

　第４４卷　第２期 山　东　大　学　学　报　（工　学　版） ２０１４年４月　 　 　　 Ｖｏｌ．４４　 Ｎｏ．２　　 　ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＨＡＮＤＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥ） Ａｐｒ．２０１４　 　文章编号：１６７２３９６１（２０１４）０２０００６０６　　　ＤＯＩ：１０６０４０／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２３９６１０２０１４０４１ 针对分组密码 Ｓ盒的能量分析攻击效率研究 １ ２ 王丹辉 ，王安 （１．山东大学密码技术与信息安全教育部重点实验室，山东 济南２５０１００；２．清华大学微电子学研究所，北京 １０００８４） 摘要：为弥补数学分析方法对 Ｓ盒安全性评估的不足，使用相关能量分析和模板攻击，对ＤＥＳ（ｄａｔａｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄ）、ＡＥＳ（ａｄｖａｎｃｅｄｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎｓｔａｎｄａｒｄ）和Ｓｅｒｐｅｎｔ密码算法中不同的Ｓ盒结构进行安全评估，使用ＭＡＴＬＡＢ 进行仿真实验。对于相关能量分析，Ｓｅｒｐｅｎｔ算法的单个Ｓ盒抗攻击性能最强，至少需要２０６条能量迹，ＡＥＳ和 ＤＥＳ算法分别需要１１２条和１６０条能量迹。对于模板攻击，Ｓｅｒｐｅｎｔ算法的Ｓ盒也能最有效抵抗模板攻击，而ＡＥＳ 次之，ＤＥＳ抗攻击性最弱。实验结果表明，在一轮算法操作比特总数相同的情况下，低位宽Ｓ盒抗能量分析攻击 的效果优于高位宽Ｓ盒。 关键词：Ｓ盒；能量分析攻击；分组密码；相关能量分析；模板攻击；能量迹 中图分类号：ＴＰ３０９７　　　文献标志码：Ａ ＴｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｏｗｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｔｔａｃｋｂａｓｅｄｏｎＳｂｏｘｅｓｏｆｂｌｏｃｋｃｉｐｈｅｒｓ １ ２ ＷＡＮＧＤａｎｈｕｉ，ＷＡＮＧＡｎ （１．ＫｅｙＬａｂｏｆＣｒｙｐｔｏｌｏｇｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｅｃｕｒｉｔｙ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｕｐｔｈｅｓａｆｅｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＳｂｏｘｅｓ，ｗｈｉｃｈｗａｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙｔｅｓｔｅｄｂｙｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｅｔｈ ｏｄｓ，ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｅｍｐｌａｔｅａｔｔａｃｋｗｅｒｅｕｓｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔＳｂｏｘｅｓｏｆＤＥＳ，ＡＥＳａｎｄＳｅｒｐｅｎｔ．Ｔｈｅｓｉｍ ｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｔｈｂｙＭＡＴＬＡＢｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｓｕｃｃｅｓｓｒａｔｅｓ．ＴｈｅＳｂｏｘｏｆＳｅｒｐｅｎｔｗａｓｔｈｅｓｔｒｏｎｇｅｓｔａｇａｉｎｓｔｂｏｔｈｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｅｍｐｌａｔｅａｔｔａｃｋ．Ｉｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｐｏｗｅｒａｎａｌｙｓｉｓ，Ｓｅｒｐｅｎｔｎｅｅｄｅｄ２０６ｐｏｗｅｒｔｒａｃｅｓ，ｗｈｉｌｅ ＡＥＳａｎｄＤＥＳｎｅｅｄｅｄｏｎｌｙ１１２ａｎｄ１６０ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ＡＥＳｗａｓｓｔｒｏｎｇｅｒｔｈａｎＤＥＳａｇａｉｎｓｔｔｅｍｐｌａｔｅａｔｔａｃｋ． ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｌｏｗｗｉｄｅＳｂｏｘｗａｓｓｔｒｏｎｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｈｉｇｈｗｉｄｅＳｂｏｘｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｔｏｔａｌｎｕｍｂｅｒｏｆｂｉｔｓｉｎ ｏｎｅｒｏｕｎｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｂｏｘ；