針對sm2公鑰密碼加密算法的側信道攻擊的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及密碼算法分析檢測領域，尤其涉及針對SM2公鑰密碼加密算法的側 信道攻擊的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著信息和分析電路技術的發(fā)展，對硬件密碼電子設備的破解不再單純的停留在 協(xié)議和算法上，而是從其處理數(shù)據(jù)的過程中泄露的信息入手，進行破解。硬件密碼電子設備 在處理信息的工程中存在能量、電磁、錯誤和時間等信息的泄露，利用這些泄露的信息對密 碼電子設備進行攻擊，就是所謂的側信道攻擊（Side Channel Attacks)，側信道攻擊可分 為能量分析攻擊、電磁攻擊和錯誤攻擊等，其中能量分析攻擊因效率較高，成為側信道的主 要手段。
[0003] 側信道攻擊是通過采集加密芯片等硬件密碼電子設備在進行加、解密或簽名等操 作時產(chǎn)生的能量消耗或者電磁，利用密碼學和統(tǒng)計學原理等，分析和破譯密鑰信息的一種 攻擊方式，側信道能量/電磁分析攻擊又分為簡單能量/電磁分析攻擊、差分能量/電磁分 析攻擊和相關性能量/電磁分析攻擊。
[0004] 在側信道能量分析攻擊中，差分能量/電磁分析攻擊的過程如下： (1)隨機選擇N組不相同明文或密文Mi (i e [l，N])進行加/解密運算，采集每組明 文進行加密運算時設備產(chǎn)生的能量曲線/電磁曲線Ti (t)，te {1，…，k}，其中k為能量軌 跡的采樣點數(shù)。
[0005] (2)選擇密鑰Ki (I e Ω，Ω為密鑰空間），計算在1和M i條件下，密碼算法進行 加密運算時在被攻擊點產(chǎn)生的中間值Di;p
[0006] (3)根據(jù)中間值Du確定選擇函數(shù)F (Mi, Ki),根據(jù)選擇函數(shù)將Ti (t)分為兩個子 集SdP S i，定義式如下： 50 =ITiU) IF (Mi, Ki) =0} 51 =ITiU) IF (Mi, Ki) =1} (4)計算每個采樣點上兩個子集的能量/電磁平均之差，
【主權項】
1. 針對SM2公鑰密碼加密算法的側信道攻擊的方法，其特征在于所述方法包括以下 步驟： 51 :獲取設備對被攻擊信息進行加密運算時的能量曲線/電磁曲線Tn(t)，采集到的總 的曲線條數(shù)為N，以及對應的密文輸出Cn，| |Cn，21 |Cn，3; 52 :選擇加密運算過程中的Cn;2=M?t作為攻擊點，將M作為攻擊的對象，t作為攻擊 的中間數(shù)據(jù)實施側信道攻擊，即可獲取被加密的信息。
2. 根據(jù)權利要求1所述的針對SM2公鑰密碼加密算法的側信道攻擊的方法，其特征在 于，所述S2中采用的側信道攻擊方法為相關性能量/電磁分析攻擊方法包括以下步驟： 5211 :取M的二進制比特長度為k，攻擊的二進制比特長度為L，初始化攻擊的起始比特 位j=l; 5212 :獲取M^1的所有可能值，表示為mG[〇,21-1])，根據(jù)m和第n條曲線對應的密 文Cn，計算攻擊的中間數(shù)據(jù)t=m?Cn，2，能量模型選擇漢明重量模型，則計算t的漢明重量， 表示為hn，am=HW(t); 5213 :根據(jù)
計算Tn(t)和hn，ani的相關性系 數(shù) P n，c，m; 5214 :取相關系數(shù)最大值時對應的m，即為MD+h對應的實際數(shù)據(jù)； 5215 :使j=j+L，如果j+L-1彡k，取L=k-j+l，否則L保持不變，跳轉到步驟S212繼續(xù) 攻擊M剩余的比特數(shù)據(jù)，直到M的所有比特被攻擊完為止。
3. 根據(jù)權利要求1所述的針對SM2公鑰密碼加密算法的側信道攻擊的方法，其特征在 于，所述S2中采用的側信道攻擊方法為相關性能量/電磁分析攻擊方法包括以下步驟： 5211 :取M的二進制比特長度為k，攻擊的二進制比特長度為L，初始化攻擊的起始比特 位j=l; 5212 :獲取M^1的所有可能值，表示為mG[〇,21-1])，根據(jù)m和第n條曲線對應的密 文Cn，計算攻擊的中間數(shù)據(jù)t=m?Cn，2，能量模型選擇漢明重量模型，則計算t的漢明重量， 表示為hn，am=HW(t); 5213 :根據(jù)
計算Tn(t)和hn，ani的相關性系 數(shù) P n，c，m; 5214 :取相關系數(shù)最大值時對應的m，即為MD+h對應的實際數(shù)據(jù)； 5215 :使j=j+L，如果j+L-1彡k，取L=k-j+l，否則L保持不變，跳轉到步驟S212繼續(xù) 攻擊M剩余的比特數(shù)據(jù)，直到M的所有比特被攻擊完為止。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對SM2公鑰密碼加密算法的側信道攻擊的方法，其核心在于進行SM2公鑰加密算法的側信道攻擊的過程中，選擇C2=M⊕t作為攻擊點，將M作為攻擊的對象、t作為攻擊的中間數(shù)據(jù)實施側信道攻擊，即可獲取被加密的信息。針對SM2公鑰密碼加密算法，本發(fā)明不僅破解了加密運算的加密信息，而且提高了被攻擊的信息與泄露信息之間的相關性，增強了靈活性、有效性和成功率。
【IPC分類】H04L9-32, H04L9-30
【公開號】CN104780051
【申請?zhí)枴緾N201510199567
【發(fā)明人】杜之波, 吳震, 饒金濤, 王敏, 李大為, 羅鵬, 趙東艷, 張海峰, 唐曉柯, 胡曉波, 甘杰, 劉輝志
【申請人】成都信息工程學院, 成都芯安尤里卡信息科技有限公司, 國家密碼管理局商用密碼檢測中心, 北京南瑞智芯微電子科技有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月24日