專利名稱：一種dpa安全性評(píng)測與對(duì)抗方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及密碼芯片安全領(lǐng)域，尤其是涉及一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法及其
直ο
背景技術(shù)：
旁路攻擊(Side Channel Attack)是依靠加密過程中泄露的功耗，時(shí)間與電磁輻射等物理信息來破解密鑰的分析方式。DPA (Differential Power Analysis)攻擊是旁路式攻擊(SCA)的一種，利用功耗與正在運(yùn)行的指令，正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系攻擊密鑰。DPA攻擊利用數(shù)字示波器測量電路板，在加密大量隨機(jī)明文數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄若干條功耗曲線，并根據(jù)某一比特劃分曲線組。 正確的劃分將導(dǎo)致差分功耗曲線上產(chǎn)生一個(gè)峰值，從而得到密鑰，攻擊成功。作為最有效的 SCA之一，它已攻破50余種智能卡，能廣泛應(yīng)用于各種加密機(jī)制?；谠糄PA我們提出了極性DPA的分析方法，并將極性DPA延伸至逆向分析當(dāng)中。功耗互補(bǔ)邏輯是現(xiàn)在比較有效的DPA對(duì)抗方式之一，現(xiàn)有的功耗互補(bǔ)邏輯包括 SABL, WDDL、DyCML, SDPL, SDRL、DCVSL等方法。對(duì)于對(duì)抗DPA攻擊，這些方法都能達(dá)到從底層來消除DPA攻擊的峰值，從而有效的達(dá)到對(duì)抗DPA攻擊的作用。但是功耗互補(bǔ)邏輯的缺點(diǎn)在于它們的面積。和功耗都顯著的高于傳統(tǒng)CMOS電路，另外這些方法比起標(biāo)準(zhǔn)單元電路還明顯提高了設(shè)計(jì)時(shí)間。因此在實(shí)際應(yīng)用中，如果在完整的處理器及ASIC上實(shí)現(xiàn)這些對(duì)抗方式的話，代價(jià)過于昂貴，并很可能造成產(chǎn)量低的風(fēng)險(xiǎn)。鑒于以上原因，我們在WDDL的基礎(chǔ)上，改進(jìn)并提出了 KANO的對(duì)抗方法。由于旁路攻擊的存在，使芯片的安全性難以保證，那么芯片設(shè)計(jì)者需要對(duì)芯片的安全性作出合理的評(píng)價(jià)。另外，在專用集成電路加入對(duì)抗的過程中，由于對(duì)抗方式之間存在差異，這就要求計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具必須能夠支持混合了不同風(fēng)格邏輯的復(fù)雜設(shè)計(jì)流程， 在提高安全性的同時(shí)，還必須考慮電路資源與功耗等方面問題，這樣也需要一個(gè)合理的評(píng)價(jià)來權(quán)衡安全性與電路代價(jià)兩者的關(guān)系。鑒于以上原因，就需要一個(gè)統(tǒng)一的綜合評(píng)價(jià)框架， 綜合不同模擬環(huán)境和適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)，為不同的標(biāo)準(zhǔn)的芯片電路設(shè)計(jì)，提供一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法及其裝置。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的 一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，其特征在于，包括以下步驟
步驟1，由系統(tǒng)配置模塊進(jìn)行系統(tǒng)配置包括擬合的工具設(shè)置、分析過程中使用的元件庫設(shè)置與工具路徑設(shè)置；
步驟2，由參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置包括分析方式，對(duì)抗方式，分析報(bào)表中的性能參數(shù)與安全性參數(shù)設(shè)置；
步驟3，由數(shù)據(jù)來源模塊根據(jù)用戶選擇進(jìn)行功耗數(shù)據(jù)來源的設(shè)置根據(jù)用戶的選擇，功耗數(shù)據(jù)為仿真數(shù)據(jù)或者實(shí)測數(shù)據(jù)；
步驟4，由功耗分析模塊根據(jù)步驟1以及步驟2配置針對(duì)完成步驟3后的功耗數(shù)據(jù)來源進(jìn)行功耗分析并得到相應(yīng)分析結(jié)果；
步驟5，由分析模塊針對(duì)完成步驟4后的分析結(jié)果進(jìn)行分析報(bào)表包括功耗分析的數(shù)據(jù)與圖表、電路資源情況、能量跡數(shù)量，在綜合報(bào)表中給出對(duì)抗方法的合理性建議。本發(fā)明以多個(gè)層次的芯片開發(fā)工具、功耗測試工具、以及多種功耗泄露分析模型等為基礎(chǔ)，同時(shí)加入新型DPA分析方法以及對(duì)抗方法，擬合成一套適應(yīng)多角度、多層次的， 集功耗采樣、泄露分析、評(píng)價(jià)與對(duì)抗于一身的自動(dòng)化平臺(tái)，以盡量方便、透明的方式幫助芯片設(shè)計(jì)者進(jìn)行客觀、合理的抗功耗能力分析與評(píng)價(jià)。在上述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，所述的步驟3中，數(shù)據(jù)來源模塊包括仿真單元以及實(shí)測單元，根據(jù)用戶選擇后選擇執(zhí)行以下步驟，若用戶選擇功耗數(shù)據(jù)為仿真數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟3. 1 ；若用戶選擇功耗數(shù)據(jù)為實(shí)測數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟3. 2
步驟3. 1，由仿真單元對(duì)芯片電路進(jìn)行仿真，并得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，所述芯片電路是由用戶輸入的設(shè)計(jì)文件，由仿真單元生成Verilog的網(wǎng)表描述，然后通過仿真單元轉(zhuǎn)換成SPICE網(wǎng)表電路描述并用于電路仿真，所述得到相應(yīng)數(shù)據(jù)為電路仿真后得到的仿真功耗數(shù)據(jù)；
步驟3. 2，由用戶將實(shí)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入實(shí)測單元并由實(shí)測單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所述的實(shí)測數(shù)據(jù)為測試向量文件與實(shí)測功耗數(shù)據(jù)文件。在上述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，所述的功耗分析模塊包括仿真分析單元和實(shí)測分析單元，并根據(jù)用戶的選擇進(jìn)行選擇執(zhí)行若用戶選擇仿真數(shù)據(jù)，則使用用戶在步驟2中設(shè)置的分析方法針對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；若用戶選擇實(shí)測數(shù)據(jù)，則使用步驟2 中設(shè)置的分析方法進(jìn)行分析，所述使用的數(shù)據(jù)是用戶自行提交的實(shí)測數(shù)據(jù)與相應(yīng)的測試向量。在上述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，所述的仿真分析單元包括原始DPA分析以及極性DPA分析、CPA分析、逆向分析、用戶自定義；根據(jù)用戶選擇的分析方法，執(zhí)行進(jìn)行步驟4. 1或步驟4. 2或步驟4. 3或步驟4. 4或步驟4. 5
步驟4. 1，若用戶選擇原始DPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
A、平臺(tái)上生成用于仿真的測試向量；
B、進(jìn)行電路功耗仿真得到相應(yīng)仿真功耗數(shù)據(jù)；
C、用戶導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；
D、系統(tǒng)分析完成后，用戶可看到攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)，另外得到差分功耗數(shù)據(jù)，用戶可觀察通過形象的圖表來觀測數(shù)據(jù)相關(guān)性；
步驟4. 2，若用戶選擇極性DPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
A、第一階段功耗采集中先生成第一階段功耗采集中所需要的測試向量，并設(shè)置需要攻擊獲取的密鑰；
B、平臺(tái)利用A中生成的測試向量進(jìn)行第一階段功耗仿真，得到相應(yīng)的功耗數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，得到相應(yīng)的極性數(shù)組；
C、第二階段功耗采集中需要生成此階段功耗采集所需要的測試向量，并自行設(shè)置密鑰，此處為已知密鑰，置為全0，實(shí)際中可通過燒毀密鑰寄存器的方式實(shí)現(xiàn)；
D、平臺(tái)進(jìn)行第二階段功耗仿真，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)分析，得到相應(yīng)極性數(shù)組；
E、利用兩個(gè)階段得到的極性數(shù)組，完成相應(yīng)的攻擊過程并得到攻擊難度；所述攻擊過程就是將兩個(gè)階段得到的極性數(shù)組相異或得到攻擊的密鑰，攻擊難度通過上述安全性參數(shù)設(shè)置來衡量；
F、系統(tǒng)分析完成后，用戶可獲得攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)；
步驟4. 3，若用戶選擇CPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
A、用戶導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；
B、系統(tǒng)分析完成后，用戶可看到攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)，另外得到相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)，用戶可觀察通過形象的圖表來觀測數(shù)據(jù)；
C、系統(tǒng)內(nèi)部將加入用戶設(shè)定的對(duì)抗后的效果進(jìn)行分析，并在綜合報(bào)表中為用戶制定合理的對(duì)抗方案建議；
步驟4. 4，若用戶選擇逆向分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
A、用戶設(shè)置導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；
B、系統(tǒng)分析完后，用戶可觀測到還原的S盒參數(shù)，以及能量跡數(shù)量與電路資源統(tǒng)計(jì)情
況；
C、系統(tǒng)內(nèi)部將加入用戶設(shè)定的對(duì)抗后的效果進(jìn)行分析，并在綜合報(bào)表中為用戶制定合理的對(duì)抗方案建議； 步驟4. 5，若用戶選擇用戶自定義方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
A、用戶自行提交相應(yīng)方法的代碼；所述代碼為
B、使用相應(yīng)的分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。(相應(yīng)的分析方法為？)
在上述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，所述的步驟1中，工具設(shè)置包括=HSPICE、 Design Compiler、HSIM 元件庫設(shè)置包括HSPICE ,Design Compiler、HSIM 對(duì)應(yīng)的元件庫； 工具路徑設(shè)置包括HSPICE、Design Compiler、HSIM對(duì)應(yīng)的安裝路徑。在上述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，所述的步驟2中，所述的對(duì)抗方式包括WDDL對(duì)抗方法，KANO對(duì)抗方法，用戶自定義方法；分析報(bào)表中的性能參數(shù)包括電路資源情況、信噪比；安全性參數(shù)設(shè)置包括相關(guān)系數(shù)、條件熵與互信息、能量跡數(shù)量。一種使用DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法的裝置，其特征在于，包括依次相連的系統(tǒng)配置模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)來源模塊、功耗分析模塊以及分析模塊，所述數(shù)據(jù)來源模塊包括仿真單元以及實(shí)測單元，所述功耗分析模塊包括仿真分析單元和實(shí)測分析單元。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.平臺(tái)中加入了引入新型的極性DPA和逆向分析攻擊方法，可以對(duì)電路作出更加合理的評(píng)測；2.平臺(tái)加入新型的KANO對(duì)抗方法，為用戶的提供新的對(duì)抗方式；3.平臺(tái)具有可制定性與智能性，平臺(tái)在不同環(huán)境的使用過程中，對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的同時(shí)積累分析經(jīng)驗(yàn)，不斷提升平臺(tái)自身的分析能力，更好的實(shí)現(xiàn)智能化;
4.通過一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，對(duì)多種不同的密碼電路設(shè)計(jì)以及面向多種攻擊方法與對(duì)抗方法；
5.平臺(tái)具有操作的便利性特點(diǎn)，另外平臺(tái)具有可升級(jí)性，平臺(tái)中的攻擊方法、對(duì)抗方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)均可定制與升級(jí)。


圖1表示系統(tǒng)總體框架圖2表示原始DPA仿真分析流程圖； 圖3表示極性DPA仿真分析流程圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例
一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，包括以下步驟
步驟1，由系統(tǒng)配置模塊進(jìn)行系統(tǒng)配置包括擬合的工具設(shè)置、分析過程中使用的元件庫設(shè)置與工具路徑設(shè)置；工具設(shè)置包括HSPICE、Design Compiler、HSIM元件庫設(shè)置包括HSPICE、Design Compiler、HSIM對(duì)應(yīng)的元件庫；工具路徑設(shè)置包括HSPICE、Design Compiler、HSIM對(duì)應(yīng)的安裝路徑；對(duì)抗方式包括WDDL對(duì)抗方法，KANO對(duì)抗方法，用戶自定義方法；分析報(bào)表中的性能參數(shù)包括電路資源情況、信噪比；安全性參數(shù)設(shè)置包括相關(guān)系數(shù)、條件熵與互信息、能量跡數(shù)量。步驟2，由參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置包括分析方式，對(duì)抗方式，分析報(bào)表中的性能參數(shù)與安全性參數(shù)設(shè)置；
步驟3，由數(shù)據(jù)來源模塊根據(jù)用戶選擇進(jìn)行功耗數(shù)據(jù)來源的設(shè)置根據(jù)用戶的選擇，功耗數(shù)據(jù)為仿真數(shù)據(jù)或者實(shí)測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)來源模塊包括仿真單元以及實(shí)測單元，根據(jù)用戶選擇后選擇執(zhí)行以下步驟，若用戶選擇功耗數(shù)據(jù)為仿真數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟3. 1 ；若用戶選擇功耗數(shù)據(jù)為實(shí)測數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟3. 2:
步驟3. 1，由仿真單元對(duì)芯片電路進(jìn)行仿真，并得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，所述芯片電路是由用戶輸入的設(shè)計(jì)文件，由仿真單元生成Verilog的網(wǎng)表描述，然后通過仿真單元轉(zhuǎn)換成SPICE網(wǎng)表電路描述并用于電路仿真，所述得到相應(yīng)數(shù)據(jù)為電路仿真后得到的仿真功耗數(shù)據(jù)；
步驟3. 2，由用戶將實(shí)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入實(shí)測單元并由實(shí)測單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所述的實(shí)測數(shù)據(jù)為測試向量文件與實(shí)測功耗數(shù)據(jù)文件。步驟4，由功耗分析模塊根據(jù)步驟1以及步驟2配置針對(duì)完成步驟3后的功耗數(shù)據(jù)來源進(jìn)行功耗分析并得到相應(yīng)分析結(jié)果；功耗分析模塊包括仿真分析單元和實(shí)測分析單元，并根據(jù)用戶的選擇進(jìn)行選擇執(zhí)行若用戶選擇仿真數(shù)據(jù)，則使用用戶在步驟2中設(shè)置的分析方法針對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；若用戶選擇實(shí)測數(shù)據(jù)，則使用步驟2中設(shè)置的分析方法進(jìn)行分析，所述使用的數(shù)據(jù)是用戶自行提交的實(shí)測數(shù)據(jù)與相應(yīng)的測試向量。 仿真分析單元包括原始DPA分析以及極性DPA分析、CPA分析、逆向分析、用戶自
定義；根據(jù)用戶選擇的分析方法，執(zhí)行進(jìn)行步驟4. 1或步驟4. 2,4. 3,4. 4,4. 5
步驟4. 1，若用戶選擇原始DPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
D、平臺(tái)上生成用于仿真的測試向量；
E、進(jìn)行電路功耗仿真得到相應(yīng)仿真功耗數(shù)據(jù)；
F、用戶導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；
D、系統(tǒng)分析完成后，用戶可看到攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)，另外得到差分功耗數(shù)據(jù)，用戶可觀察通過形象的圖表來觀測數(shù)據(jù)相關(guān)性；
步驟4. 2，若用戶選擇極性DPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
G、第一階段功耗采集中先生成第一階段功耗采集中所需要的測試向量，并設(shè)置需要攻擊獲取的密鑰；
H、平臺(tái)利用A中生成的測試向量進(jìn)行第一階段功耗仿真，得到相應(yīng)的功耗數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，得到相應(yīng)的極性數(shù)組；
I、第二階段功耗采集中需要生成此階段功耗采集所需要的測試向量，并自行設(shè)置密鑰，此處為已知密鑰，置為全0，實(shí)際中可通過燒毀密鑰寄存器的方式實(shí)現(xiàn)；
J、平臺(tái)進(jìn)行第二階段功耗仿真，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)分析，得到相應(yīng)極性數(shù)組；
K、利用兩個(gè)階段得到的極性數(shù)組，完成相應(yīng)的攻擊過程并得到攻擊難度；所述攻擊過程就是將兩個(gè)階段得到的極性數(shù)組相異或得到攻擊的密鑰，攻擊難度通過上述安全性參數(shù)設(shè)置來衡量；
L、系統(tǒng)分析完成后，用戶可獲得攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)；
步驟4. 3，若用戶選擇CPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
D、用戶導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；
E、系統(tǒng)分析完成后，用戶可看到攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)，另外得到相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)，用戶可觀察通過形象的圖表來觀測數(shù)據(jù)；
F、系統(tǒng)內(nèi)部將加入用戶設(shè)定的對(duì)抗后的效果進(jìn)行分析，并在綜合報(bào)表中為用戶制定合理的對(duì)抗方案建議；
步驟4. 4，若用戶選擇逆向分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
D、用戶設(shè)置導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；
E、系統(tǒng)分析完后，用戶可觀測到還原的S盒參數(shù)，以及能量跡數(shù)量與電路資源統(tǒng)計(jì)情
況；
F、系統(tǒng)內(nèi)部將加入用戶設(shè)定的對(duì)抗后的效果進(jìn)行分析，并在綜合報(bào)表中為用戶制定合理的對(duì)抗方案建議；步驟4. 5，若用戶選擇用戶自定義方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下
A.用戶自行提交相應(yīng)分析方法的代碼；所述代碼為使用與制作平臺(tái)相同的編程語言或者相兼容的編程語言，如c#，java等，來編寫用戶自己定義的分析方法的程序代碼；
B.使用相應(yīng)的分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所戶相應(yīng)的分析方法為步驟A中用戶提交的程序語言所描述的分析方法。步驟5，由分析模塊針對(duì)完成步驟4后的分析結(jié)果進(jìn)行分析報(bào)表包括功耗分析的數(shù)據(jù)與圖表、電路資源情況、能量跡數(shù)量，在綜合報(bào)表中給出對(duì)抗方法的合理性建議；對(duì)抗方法是在分析過程中加入，并與原設(shè)計(jì)作對(duì)比，得出對(duì)抗方法中的最佳對(duì)抗方式。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了系統(tǒng)配置模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)來源模塊、功耗分析模塊、分析模塊、仿真單元、實(shí)測單元、仿真分析單元、實(shí)測分析單元等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權(quán)利要求
1.一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，由系統(tǒng)配置模塊進(jìn)行系統(tǒng)配置包括擬合的工具設(shè)置、分析過程中使用的元件庫設(shè)置與工具路徑設(shè)置；步驟2，由參數(shù)設(shè)置模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置包括分析方式，對(duì)抗方式，分析報(bào)表中的性能參數(shù)與安全性參數(shù)設(shè)置；步驟3，由數(shù)據(jù)來源模塊根據(jù)用戶選擇進(jìn)行功耗數(shù)據(jù)來源的設(shè)置根據(jù)用戶的選擇，功耗數(shù)據(jù)為仿真數(shù)據(jù)或者實(shí)測數(shù)據(jù)；步驟4，由功耗分析模塊根據(jù)步驟1以及步驟2配置針對(duì)完成步驟3后的功耗數(shù)據(jù)來源進(jìn)行功耗分析并得到相應(yīng)分析結(jié)果；步驟5，由分析模塊針對(duì)完成步驟4后的分析結(jié)果進(jìn)行分析報(bào)表包括功耗分析的數(shù)據(jù)與圖表、電路資源情況、能量跡數(shù)量，在綜合報(bào)表中給出對(duì)抗方法的合理性建議。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，其特征在于，所述的步驟3 中，數(shù)據(jù)來源模塊包括仿真單元以及實(shí)測單元，根據(jù)用戶選擇后選擇執(zhí)行以下步驟，若用戶選擇功耗數(shù)據(jù)為仿真數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟3. 1 ；若用戶選擇功耗數(shù)據(jù)為實(shí)測數(shù)據(jù)執(zhí)行步驟3. 2 步驟3. 1，由仿真單元對(duì)芯片電路進(jìn)行仿真，并得到相應(yīng)數(shù)據(jù)，所述芯片電路是由用戶輸入的設(shè)計(jì)文件，由仿真單元生成Verilog的網(wǎng)表描述，然后通過仿真單元轉(zhuǎn)換成SPICE網(wǎng)表電路描述并用于電路仿真，所述得到相應(yīng)數(shù)據(jù)為電路仿真后得到的仿真功耗數(shù)據(jù)；步驟3. 2，由用戶將實(shí)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入實(shí)測單元并由實(shí)測單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所述的實(shí)測數(shù)據(jù)為測試向量文件與實(shí)測功耗數(shù)據(jù)文件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，其特征在于，所述的功耗分析模塊包括仿真分析單元和實(shí)測分析單元，并根據(jù)用戶的選擇進(jìn)行選擇執(zhí)行若用戶選擇仿真數(shù)據(jù)，則使用用戶在步驟2中設(shè)置的分析方法針對(duì)仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；若用戶選擇實(shí)測數(shù)據(jù)，則使用步驟2中設(shè)置的分析方法進(jìn)行分析，所述使用的數(shù)據(jù)是用戶自行提交的實(shí)測數(shù)據(jù)與相應(yīng)的測試向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，其特征在于，所述的仿真分析單元包括原始DPA分析以及極性DPA分析、CPA分析、逆向分析、用戶自定義；根據(jù)用戶選擇的分析方法，執(zhí)行進(jìn)行步驟4. 1或步驟4. 2或步驟4. 3或步驟4. 4或步驟4. 5 步驟4. 1，若用戶選擇原始DPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下平臺(tái)上生成用于仿真的測試向量；進(jìn)行電路功耗仿真得到相應(yīng)仿真功耗數(shù)據(jù)；用戶導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；D、系統(tǒng)分析完成后，用戶可看到攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)，另外得到差分功耗數(shù)據(jù)，用戶可觀察通過形象的圖表來觀測數(shù)據(jù)相關(guān)性；步驟4. 2，若用戶選擇極性DPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下 A、第一階段功耗采集中先生成第一階段功耗采集中所需要的測試向量，并設(shè)置需要攻擊獲取的密鑰；B、平臺(tái)利用A中生成的測試向量進(jìn)行第一階段功耗仿真，得到相應(yīng)的功耗數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析，得到相應(yīng)的極性數(shù)組；C、第二階段功耗采集中需要生成此階段功耗采集所需要的測試向量，并自行設(shè)置密鑰，此處為已知密鑰，置為全0，實(shí)際中可通過燒毀密鑰寄存器的方式實(shí)現(xiàn)；D、平臺(tái)進(jìn)行第二階段功耗仿真，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)分析，得到相應(yīng)極性數(shù)組；E、利用兩個(gè)階段得到的極性數(shù)組，完成相應(yīng)的攻擊過程并得到攻擊難度；所述攻擊過程就是將兩個(gè)階段得到的極性數(shù)組相異或得到攻擊的密鑰，攻擊難度通過上述安全性參數(shù)設(shè)置來衡量；F、系統(tǒng)分析完成后，用戶可獲得攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)；步驟4. 3，若用戶選擇CPA分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下A、用戶導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；B、系統(tǒng)分析完成后，用戶可看到攻擊成功所需能量跡數(shù)量，電路資源報(bào)表中包含前階段設(shè)定的性能參數(shù)，另外得到相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)，用戶可觀察通過形象的圖表來觀測數(shù)據(jù)；C、系統(tǒng)內(nèi)部將加入用戶設(shè)定的對(duì)抗后的效果進(jìn)行分析，并在綜合報(bào)表中為用戶制定合理的對(duì)抗方案建議；步驟4. 4，若用戶選擇逆向分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下A、用戶設(shè)置導(dǎo)入前階段生成的測試向量文件與功耗數(shù)據(jù)文件并設(shè)置好測試數(shù)據(jù)輸出路徑后即可開始分析；B、系統(tǒng)分析完后，用戶可觀測到還原的S盒參數(shù)，以及能量跡數(shù)量與電路資源統(tǒng)計(jì)情況；C、系統(tǒng)內(nèi)部將加入用戶設(shè)定的對(duì)抗后的效果進(jìn)行分析，并在綜合報(bào)表中為用戶制定合理的對(duì)抗方案建議；步驟4. 5，若用戶選擇用戶自定義方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，則操作步驟如下A、用戶自行提交相應(yīng)分析方法的代碼；所述代碼為使用與制作平臺(tái)相同的編程語言或者相兼容的編程語言，來編寫用戶自己定義的分析方法的程序代碼；B、使用相應(yīng)的分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所述相應(yīng)的分析方法為是步驟A中用戶提交的程序語言所描述的分析方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，其特征在于，所述的步驟 1 中，工具設(shè)置包括HSPICE、Design Compiler、HSIM 元件庫設(shè)置包括HSPICE、Design Compiler、HSIM對(duì)應(yīng)的元件庫；工具路徑設(shè)置包括HSPICE、Design Compiler、HSIM對(duì)應(yīng)的安裝路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法，其特征在于，所述的步驟2 中，所述的對(duì)抗方式包括WDDL對(duì)抗方法，KANO對(duì)抗方法，用戶自定義方法；分析報(bào)表中的性能參數(shù)包括電路資源情況、信噪比；安全性參數(shù)設(shè)置包括相關(guān)系數(shù)、條件熵與互信息、 能量跡數(shù)量。
7.一種使用權(quán)利要求1所述的DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法的裝置，其特征在于，包括依次相連的系統(tǒng)配置模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)來源模塊、功耗分析模塊以及分析模塊，所述數(shù)據(jù)來源模塊包括仿真單元以及實(shí)測單元，所述功耗分析模塊包括仿真分析單元和實(shí)測分析單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及密碼芯片安全領(lǐng)域，尤其是涉及一種DPA安全性評(píng)測與對(duì)抗方法及其裝置。本發(fā)明以多個(gè)層次的芯片開發(fā)工具、功耗測試工具、以及多種功耗泄露分析模型等為基礎(chǔ)，同時(shí)加入新型DPA分析方法以及對(duì)抗方法，擬合成一套適應(yīng)多角度、多層次的，集功耗采樣、泄露分析、評(píng)價(jià)與對(duì)抗于一身的自動(dòng)化平臺(tái)，以盡量方便、透明的方式幫助芯片設(shè)計(jì)者進(jìn)行客觀、合理的抗功耗能力分析與評(píng)價(jià)。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.平臺(tái)中加入了引入新型的極性DPA和逆向分析攻擊方法，可以對(duì)電路作出更加合理的評(píng)測；2.平臺(tái)加入新型的KANO對(duì)抗方法，為用戶的提供新的對(duì)抗方式。
文檔編號(hào)H04L9/06GK102325021SQ201110127718
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者伍前紅, 盧春紅, 唐明, 程平攀, 趙黎, 邱鎮(zhèn)龍, 高思 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)