基于主成分分析的aes算法相關(guān)功耗分析攻擊

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1、分類號(hào)：TN918.1UDC：D10621-308-(2016)0273-0密級(jí)：公開編號(hào)：3130602001成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文基于主成分分析的AES算法相關(guān)功耗分析攻擊蔡琛姓名學(xué)號(hào)3130602001學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)位類型□學(xué)術(shù)型?專業(yè)學(xué)位學(xué)習(xí)形式?全日制□非全日制學(xué)科/領(lǐng)域計(jì)算機(jī)技術(shù)研究方向信息安全陳運(yùn)教授校內(nèi)導(dǎo)師校外成都信息工程大學(xué)碩壬學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文《基于主成分分析的ＡＥＳ算法相關(guān)功耗分析攻擊》，，是本人在指導(dǎo)教師陳運(yùn)指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。除論、文中已標(biāo)明的引用內(nèi)容之外，本論文的科研成果不包含任何其他人創(chuàng)作的己經(jīng)

2、公開發(fā)布或者沒有公開發(fā)表的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研巧內(nèi)容做出貢獻(xiàn)的其他１。＞集體和個(gè)人，全部在文中＾１明確的方式標(biāo)明本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：心４年叫日爲(wèi)泉名之Ｌ指導(dǎo)教師簽名：年月日心）／占志都運(yùn)品畜為碩±學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全知道成都信息工程大學(xué)關(guān)于保存、收集，同、使用學(xué)位論文的規(guī)定意下面各項(xiàng)內(nèi)容：按照學(xué)校的要求上交學(xué)位論文的印刷版本和電子版本；學(xué)校有、權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并采用影印縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文Ｌ義及提供本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服；學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索

3、務(wù)；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部ｎ或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版；學(xué)校可復(fù)制。、贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；學(xué)?？桑坠急菊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容（保密學(xué)位論文在解密之后遵守此規(guī)定）除非有其他科研合同和其他法律文書的制約，本學(xué)位論文的科研成果屬于成都信息工程大學(xué)。論文作者簽名；餘Ｗ石年名月日ＬＬ指導(dǎo)教師簽名；也一年６月日釣本論文密級(jí)屬于級(jí)，保密的期限為年，解密之后適用本授權(quán)書。密級(jí)解密時(shí)間年月日學(xué)位論文指導(dǎo)教師學(xué)校保密辦公作者簽名＾。＾簽名＾。＾室審核情況年月日年月曰年月曰ＩＩＩＩ注：答辯通過旨每份定稿提交的論文中均須附由

4、作者本人簽名的原創(chuàng)聲明及使周授權(quán)書。成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文基于主成分分析的AES算法相關(guān)功耗分析攻擊學(xué)科領(lǐng)域名稱：計(jì)算機(jī)技術(shù)研究生：蔡琛指導(dǎo)教師：陳運(yùn)教授摘要物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+的迅速發(fā)展使得越來越多的電子設(shè)備如智能家電、無線傳感器、工程機(jī)器等互聯(lián)互通。邊信道的攻擊方法是通過分析加密算法運(yùn)行時(shí)泄露的邊信息，例如時(shí)間、功耗等來破解其密鑰并獲取權(quán)限。輕量級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能單一更容易受到邊信道攻擊的威脅，因此深入研究邊信道攻擊十分必要。在邊信道攻擊中，具有實(shí)施簡(jiǎn)單、普適性強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)的相關(guān)功耗分析攻擊被廣泛使用。然而，通過對(duì)AES算法的相關(guān)功耗分析攻擊的相關(guān)系數(shù)與樣本點(diǎn)位置進(jìn)行分析

5、后發(fā)現(xiàn)：功耗曲線中存在密鑰相關(guān)性高的冗余樣本點(diǎn)和密鑰低相關(guān)區(qū)域的樣本點(diǎn)，這些點(diǎn)對(duì)分析出密鑰都是無用的，即相關(guān)功耗分析了大量無用的樣本點(diǎn)。密鑰相關(guān)性高的冗余點(diǎn)是指高相關(guān)區(qū)域中存在多個(gè)含有密鑰高相關(guān)信息的樣本點(diǎn)，這些點(diǎn)只需一個(gè)就可以分析出密鑰，即其他點(diǎn)都是冗余的。密鑰低相關(guān)區(qū)域的樣本點(diǎn)是指該區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)與所有密鑰的相關(guān)性都較低。針對(duì)這兩個(gè)問題，提出使用主成分分析對(duì)功耗曲線進(jìn)行預(yù)處理，提取出高相關(guān)的特征，分離出低相關(guān)區(qū)域；使用曲線壓縮中的最大值提取法，采用兩周期提取一個(gè)最大值取代這兩周期內(nèi)的所有點(diǎn)的方式來減少冗余點(diǎn)。這兩種方法通過減少功耗曲線的點(diǎn)達(dá)到減少數(shù)據(jù)分析量的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：主成分分析的

6、預(yù)處理能將全部的相關(guān)性強(qiáng)的樣本點(diǎn)特征提取到前111號(hào)主成分中，將低相關(guān)區(qū)域的特征分離到111號(hào)之后的主成分中，只使用高相關(guān)的主成分就可以分析得出全部字節(jié)的密鑰值，并使分析量減少了大約3/4；多組使用不同閾值的最大值提取法的對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用兩周期的閾值效果更好，且更符合匯編指令訪問外部存儲(chǔ)操作兩周期的特性；先進(jìn)行最大值提取，再進(jìn)行主成分分析的方法對(duì)曲線預(yù)處理的效果更好，能夠?qū)?shí)際的分析量減少至原始方法的5.5%左右。通過對(duì)算法實(shí)現(xiàn)、微處理器架構(gòu)和采集環(huán)境的分析找出了存在這兩個(gè)問題的原因：為了更精確的采集到功耗信息，采樣頻率數(shù)倍于時(shí)鐘頻率，即一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)多采集了多個(gè)樣本點(diǎn)，這導(dǎo)致了功耗樣本點(diǎn)的

7、冗余；微處理器執(zhí)行其他操作的樣ii成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文本點(diǎn)也會(huì)被采集到，這些點(diǎn)相關(guān)性很低，導(dǎo)致了低相關(guān)區(qū)域的出現(xiàn)。關(guān)鍵詞：邊信道攻擊；相關(guān)功耗分析攻擊；主成分分析；AES算法；功耗曲線壓縮iii成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文CorrelationPowerAnalysisforAESBased-onPrincipalComponentAnalysisCAIChen(ComputerTechnology)Direct