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《ecc標量乘法vlsi實現(xiàn)以與功耗的分析攻擊技術(shù)研究 (1)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(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度，更小的硬件資源耗費等。因此ECC也被認為是未來替代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)行加解密運算操作的密鑰和數(shù)據(jù)，達到破解密碼算法的過程。本文對ECC密碼算
2、法有限域運算的集成電路優(yōu)化實現(xiàn)技術(shù)，橢圓曲線上運算的集成電路實現(xiàn)技術(shù)，和功耗分析攻擊與防護方法進行了研究。設(shè)計出了一款高速的有限域模逆運算單元，成功實現(xiàn)了ECC點乘運算模塊的VLSI設(shè)計，并用差分功耗分析攻擊對ECC點乘模塊進行了攻擊實驗。本文主要工作特色和創(chuàng)新點如下：1.硬件實現(xiàn)了所有的有限域運算模塊，其中，有限域的乘法運算采用了并行的Sunar-Ko?乘法器，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計出了一款高速的有限域模逆運算單元。233在二進制有限域GF(2)下，模逆運算只需要26個時鐘周期就可以完成。2.在橢圓曲線層的運算上，采用了射影坐標下的Mo
3、ntgomery點乘算法來實現(xiàn)ECC的點乘運算。該算法無需進行預(yù)計算，并且將模逆運算的次數(shù)減少到1，因此采用Montgomery點乘算法能獲得比較快的速度。實驗中，利用有限狀態(tài)機進行數(shù)據(jù)流的控制和存儲器的反復(fù)利用。最終快速的實現(xiàn)了點乘運算單元并完成流片。3.構(gòu)建了一個功耗分析攻擊軟件仿真平臺。在該平臺上，利用多種EDA軟件和編程語言實現(xiàn)電路的功耗估計，并成功的運用差分功耗分析攻擊破譯了Montgomery點乘算法的密鑰值。實驗結(jié)果證明了kMontgomery點乘算法不能抗差分功耗分析攻擊，因此，在實際應(yīng)用中，需要結(jié)合一些防御措施以確
4、保算法的安全性。本文的研究工作得到了國家自然科學基金資助項目(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,alotofattentionshavebeenpaidtoellipticcurvesforcryptographicapplications.Co
5、mparedwithothercommonlyusedpublickeycryptosystemssuchasRSA,Ellipticcurvecryptography(ECC)hasalotofbenefits,suchasthehighestsecurityperbitofanyknownpublickeycryptosystem,hardwareimplementationswithfewerresources,andsoon.Thus,lotsofresearchersbelievethatECCwillreplaceRSA
6、inthefuture.Asoneofthemostcommonlyusedside-channelattacks,poweranalysisattackcanrecoverthesecretkeysandusefulinformationinthesecurechipbyanalyzingtheinputandoutputdatacombingwiththepowerconsumptioncurvesduringthecipherprocessing.Poweranalysisattackhasbeenrapidlydevelop
7、edinrecentyears,becauseitisefficientandeasytoimplement.Inthisthesis,VLSIdesignoptimizationonfinitefield,VLSIimplementationofellipticcurvescalarmultiplication,andpoweranalysisandcountermeasuresonECCcipherarestudied.Wedesignedahigh-speedmultiplicativeinverterinfinite233f
8、ieldGF(2),implementedtheellipticcurvescalarmultiplicationsuccessfully,andattackedtheellipticcurvescalarmultiplication
