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《ecc標(biāo)量乘法vlsi實(shí)現(xiàn)以與功耗的分析攻擊技術(shù)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要摘要自從1985年Miller和Koblitz分別提出橢圓曲線密碼體制后，ECC密碼體制得到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。與RSA相比，ECC密碼體制有很多優(yōu)越性，比如，更高的單比特安全強(qiáng)度，更小的硬件資源耗費(fèi)等。因此ECC也被認(rèn)為是未來替代RSA的加密體制。功耗分析攻擊技術(shù)是最常用的旁信道攻擊技術(shù)之一，由于其便于實(shí)現(xiàn)并且攻擊效果比較好，功耗分析攻擊技術(shù)近幾年得到了飛速發(fā)展。功耗分析攻擊的基本原理是通過采集并分析加密設(shè)備工作過程中產(chǎn)生的功耗曲線，從而得到芯片內(nèi)部執(zhí)行加解密運(yùn)算操作的密鑰和數(shù)據(jù)，達(dá)到破解密碼算法的過程。本文
2、對(duì)ECC密碼算法有限域運(yùn)算的集成電路優(yōu)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)，橢圓曲線上運(yùn)算的集成電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)，和功耗分析攻擊與防護(hù)方法進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)出了一款高速的有限域模逆運(yùn)算單元，成功實(shí)現(xiàn)了ECC點(diǎn)乘運(yùn)算模塊的VLSI設(shè)計(jì)，并用差分功耗分析攻擊對(duì)ECC點(diǎn)乘模塊進(jìn)行了攻擊實(shí)驗(yàn)。本文主要工作特色和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.硬件實(shí)現(xiàn)了所有的有限域運(yùn)算模塊，其中，有限域的乘法運(yùn)算采用了并行的Sunar-Ko?乘法器，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了一款高速的有限域模逆運(yùn)算單元。233在二進(jìn)制有限域GF(2)下，模逆運(yùn)算只需要26個(gè)時(shí)鐘周期就可以完成。2.在橢圓曲線層的運(yùn)
3、算上，采用了射影坐標(biāo)下的Montgomery點(diǎn)乘算法來實(shí)現(xiàn)ECC的點(diǎn)乘運(yùn)算。該算法無需進(jìn)行預(yù)計(jì)算，并且將模逆運(yùn)算的次數(shù)減少到1，因此采用Montgomery點(diǎn)乘算法能獲得比較快的速度。實(shí)驗(yàn)中，利用有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)流的控制和存儲(chǔ)器的反復(fù)利用。最終快速的實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)乘運(yùn)算單元并完成流片。3.構(gòu)建了一個(gè)功耗分析攻擊軟件仿真平臺(tái)。在該平臺(tái)上，利用多種EDA軟件和編程語言實(shí)現(xiàn)電路的功耗估計(jì)，并成功的運(yùn)用差分功耗分析攻擊破譯了Montgomery點(diǎn)乘算法的密鑰值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了kMontgomery點(diǎn)乘算法不能抗差分功耗分析攻擊，因
4、此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合一些防御措施以確保算法的安全性。本文的研究工作得到了國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(60606005)的支持。關(guān)鍵詞：橢圓曲線密碼算法差分功耗分析攻擊超大規(guī)模集成電路有限域IAbstractAbstractTheuseofellipticcurveincryptographywasfirstproposedbyMillerandKoblitzin1985respectively.Sincethattime,alotofattentionshavebeenpaidtoellipticcurvesfor
5、cryptographicapplications.ComparedwithothercommonlyusedpublickeycryptosystemssuchasRSA,Ellipticcurvecryptography(ECC)hasalotofbenefits,suchasthehighestsecurityperbitofanyknownpublickeycryptosystem,hardwareimplementationswithfewerresources,andsoon.Thus,lotsofrese
6、archersbelievethatECCwillreplaceRSAinthefuture.Asoneofthemostcommonlyusedside-channelattacks,poweranalysisattackcanrecoverthesecretkeysandusefulinformationinthesecurechipbyanalyzingtheinputandoutputdatacombingwiththepowerconsumptioncurvesduringthecipherprocessin
7、g.Poweranalysisattackhasbeenrapidlydevelopedinrecentyears,becauseitisefficientandeasytoimplement.Inthisthesis,VLSIdesignoptimizationonfinitefield,VLSIimplementationofellipticcurvescalarmultiplication,andpoweranalysisandcountermeasuresonECCcipherarestudied.Wedesi
8、gnedahigh-speedmultiplicativeinverterinfinite233fieldGF(2),implementedtheellipticcurvescalarmultiplicationsuccessfully,andattackedtheellipticcurvescalarmultiplication
