文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200300
中文引用格式: 蔡爵嵩,嚴(yán)迎建,,朱春生,,等. 基于聚類的密碼芯片頻域側(cè)信道分析[J].電子技術(shù)應(yīng)用,,2021,47(3):61-64,,70.
英文引用格式: Cai Juesong,,Yan Yingjian,Zhu Chunsheng,,et al. Side-channel analysis in frequency domain with clustering[J]. Application of Electronic Technique,,2021,47(3):61-64,,70.
0 引言
側(cè)信道分析(Side-channel Analysis,,SCA)是一種不僅利用算法本身,更依賴于密碼算法物理實(shí)現(xiàn)中的側(cè)信道泄漏的分析方法,,嚴(yán)重威脅到密碼芯片的安全性,。能量分析是一種最流行的側(cè)信道分析方式,包括簡單能量分析(Simple Power Analysis,,SPA)[1]、差分能量分析(Differential Power Analysis,,DPA)[2],、模板攻擊(Template Attacks,TA)[3],、相關(guān)能量分析(Correlation Power Analysis,,CPA)[4]等。現(xiàn)有文獻(xiàn)主要是針對密碼芯片的能量消耗在時(shí)域上進(jìn)行分析,。但時(shí)域分析有一定的局限性,,如能量跡的對齊問題。通常采集設(shè)備的不穩(wěn)定或者芯片加入時(shí)鐘隨機(jī)化防護(hù)措施,,都會導(dǎo)致能量跡需要進(jìn)行對齊處理,。因此,能量跡的對齊成為影響側(cè)信道分析成功率的關(guān)鍵因素之一,。
密碼芯片有效信號的頻率由時(shí)鐘頻率決定,,不會受到采集設(shè)備和手段的影響,,所以使用有效信號的頻率能量大小代替能量跡采樣點(diǎn)的功耗大小作為密鑰的特征是可行的。2000年,,AIGNER M等人表示在對密碼芯片側(cè)信道分析中,,時(shí)域內(nèi)的能量消耗差異在頻域內(nèi)同樣會體現(xiàn)出來[5]。2005年,,GEBOTYS C H等人在CHES會議上通過對電磁信號的頻域進(jìn)行分析首次驗(yàn)證了頻域側(cè)信道分析的可行性[6],。近年來,將能量跡轉(zhuǎn)換到頻域進(jìn)行側(cè)信道分析已經(jīng)被證明是一種解決能量跡對齊問題的有效途徑[7-9],。雖然頻域側(cè)信道分析能夠解決時(shí)域側(cè)信道分析的對齊問題,,但由于噪聲頻率可能與有效信號頻率相同或相近,因此頻域側(cè)信道分析通常需要更多的能量跡,,如文獻(xiàn)[7]采集了70 000條能量跡,,文獻(xiàn)[8]采集了10 000條能量跡。
文獻(xiàn)[10]~[14]表明將機(jī)器學(xué)習(xí)引入側(cè)信道分析,,能夠有效找到能量跡上的特征點(diǎn),,提高側(cè)信道分析的成功率。2017年,,ZHANG R N等人[14]直接使用機(jī)器學(xué)習(xí)中的無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法k-means對時(shí)域內(nèi)的能量跡進(jìn)行了分析,,并成功獲得其密鑰。本文將機(jī)器學(xué)習(xí)中的聚類算法引入頻域側(cè)信道分析中,,尋找信號頻率內(nèi)在的分布,,對有效信號頻率進(jìn)行分離,從而減少頻域側(cè)信道分析所用能量跡條數(shù),。
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作者信息:
蔡爵嵩,,嚴(yán)迎建,朱春生,,郭朋飛
(戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué),,河南 鄭州450002)