一种异构多核密码系统的功耗攻击防护方法研究

摘要

信息安全问题不仅影响人们的日常生活，更在金融、国防、军事等领域对国家安全构成严重威胁。信息安全的核心是密码算法的安全性，然而，即使密码算法在数学上被证明是安全的，密码系统也可能以其他的方式被攻破，比如利用密码系统在运行时泄露的功耗信息破解密钥信息的功耗攻击方式。近年来，密码系统的安全性受到功耗攻击的严重威胁，使得功耗攻击防护成为当前信息安全领域的研究热点。
　　本文针对ATM加密密码键盘为背景的异构多核密码系统，在双轨逻辑防护方法和掩码防护方法的基础上，结合异构多核密码系统的特性，研究针对异构多核密码系统的功耗攻击防护方法，以实现在不同系统约束下，采用代价最小的功耗攻击防护方法对系统进行防护。论文具体工作如下：
　　针对异构多核密码系统的功耗攻击防护问题，通过分析双轨逻辑防护和掩码防护的软硬件实现原理和方法，设计了一种针对异构多核密码系统的功耗攻击防护策略，并通过分析双轨逻辑防护和掩码防护的实现代价，建立了该防护策略的系统模型。该防护策略旨在满足系统约束的前提下，以代价最小的方式实现异构多核密码系统的功耗攻击防护。
　　针对系统模型的寻优问题，通过改进模拟退火算法的代价函数，提出了一种基于贪心和改进模拟退火的寻优算法。该寻优算法先使用贪心算法对任务集进行预划分，再使用改进的模拟退火算法进行全局寻优。为验证防护策略的可行性以及基于贪心和改进模拟退火的寻优算法的有效性，本文基于当前主流的测试工具设计了仿真实验。实验结果表明：该防护策略可行，在不同系统约束下，通过寻优算法可以找到代价最小的方式实现异构多核密码系统的功耗攻击防护；改进的模拟退火算法的收敛速度优于对比算法。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容

1.4论文组织结构

第2章 相关研究

2.1功耗攻击相关研究

2.2功耗攻击防护相关研究

2.3针对功耗攻击防护的软硬件划分算法相关研究

2.4小结

第3章 针对异构多核密码系统的功耗攻击防护

3.1双轨逻辑防护方法

3.2掩码防护方法

3.3针对异构多核密码系统的功耗攻击防护策略及系统模型

3.4小结

第4章 异构多核密码系统的功耗攻击防护的寻优算法

4.1寻优算法的整体架构

4.2基于贪心算法的预划分算法

4.3基于模拟退火算法的全局寻优算法

4.4小结

第5章 设计验证与结果分析

5.1实验设计

5.2结果分析

5.3小结

结论

1. 设计了一种异构多核密码系统的功耗攻击防护方法

2. 基于贪心和改进的模拟退火的寻优算法

3. 验证了本文设计的异构多核密码系统的功耗攻击防护方法

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表论文及申请专利目录

附录B 攻读学位期间参加的科研项目及竞赛获奖目录

致谢