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《基于查找表的高階掩碼研究及其VLSI硬件實(shí)現(xiàn)》由會員上傳分享，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、理學(xué)碩士學(xué)位論文基于查找表的高階掩碼研究及其VLSI硬件實(shí)現(xiàn)厚嬌哈爾濱理工大學(xué)2018年3月國內(nèi)圖書分類號:TP309.2理學(xué)碩士學(xué)位論文基于查找表的高階掩碼研究及其VLSI硬件實(shí)現(xiàn)碩士研究生：厚嬌導(dǎo)師：姜久興教授申請學(xué)位級別：理學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：物理學(xué)所在單位：理學(xué)院答辯日期：2018年3月授予學(xué)位單位：哈爾濱理工大學(xué)ClassifiedIndex:TP309.2DissertationfortheMasterDegreeinScienceResearchonLook-upTableBasedHigher-OrderMaskingSchemeandVLSIHardwareImplementa
2、tionCandidate：HouJiaoSupervisor：Prof.JiangJiuxingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpecialty：PhysicsDateofOralExamination：March,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：此處所提交的碩士學(xué)位論文《基于查找表的高階掩碼研究及其VLSI硬件實(shí)現(xiàn)》，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中
3、除已注明部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文研究工作做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。作者簽名：厚嬌日期：2018年3月29日哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書《基于查找表的高階掩碼研究及其VLSI硬件實(shí)現(xiàn)》系本人在哈爾濱理工大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的碩士學(xué)位論文。本論文的研究成果歸哈爾濱理工大學(xué)所有，本論文的研究內(nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。本人完全了解哈爾濱理工大學(xué)關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門提交論文和電子版本，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)哈爾濱理工大學(xué)可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存
4、論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。本學(xué)位論文屬于保密□，在年解密后適用授權(quán)書。不保密?。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打√）作者簽名：厚嬌日期：2018年3月29日導(dǎo)師簽名：姜久興日期：2018年3月29日基于查找表的高階掩碼研究及其VLSI硬件實(shí)現(xiàn)摘要高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AdvancedEncryptionStandard,AES）具有較好的安全性、效率和靈活性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于信息安全領(lǐng)域。側(cè)信道攻擊技術(shù)（Side-ChannelAttacks,SCA）的出現(xiàn)對其硬件安全構(gòu)成了巨大威脅，特別是高階差分功耗攻擊對加密芯片的安全性構(gòu)成的威脅最大。為了抵御側(cè)信道攻擊技術(shù)，掩碼（一階和高價掩碼）是一種通用而有
5、效的方法。然而，現(xiàn)有的抗功耗攻擊的方法都是以犧牲芯片的性能和面積為代價的，在基于查找表的掩碼方案中，循環(huán)移位S盒掩碼方案（RotatingS-BoxMasking,RSM）方案相比于其他方案有較好的安全性和性能，是一個安全性和性能的折中方案。但對于一些面積受限或者對安全性要求高的設(shè)備，RSM方案就很難應(yīng)用到實(shí)際中去。因此，如何在提高安全性的同時減少由此帶來的性能和面積開銷成為抗側(cè)信道攻擊領(lǐng)域亟待解決的問題。本文以基于查找表的掩碼方案為研究對象，深入分析分組密碼S盒的特點(diǎn)，以切實(shí)降低掩碼復(fù)雜度為目的，研究基于查找表的低熵高階掩碼方案。具體工作如下：（1）分析了Nassar等人提出的RSM掩碼方案
6、的掩碼原理及其局限性，提出了一種低面積復(fù)雜度的通用低熵掩碼方案，其核心思想是在現(xiàn)有RSM的基礎(chǔ)上，采用S盒共用思想降低加密算法的面積復(fù)雜度。（2）將所提出的S盒共用掩碼方案應(yīng)用到AES算法上，使其掩碼S盒的數(shù)量從16個降低為4個（沒有考慮密鑰擴(kuò)展操作）。為了提高AES加密算法上的吞吐量，對AES的整體架構(gòu)進(jìn)行了流水線設(shè)計，提高了算法的執(zhí)行效率。對于128位的加密數(shù)據(jù)而言，本設(shè)計需要91個時鐘周期實(shí)現(xiàn)4個128位數(shù)據(jù)的加密過程，相比于非流水線實(shí)現(xiàn)，其加速比為3.47。（3）為了提高系統(tǒng)的安全性，本文采用了亂序（Shuffle）技術(shù)，有效解決了RSM方案不能夠抵御基于偏移量CPA攻擊的問題。采用V
7、erilogHDL對所提出的方案進(jìn)行建模，采用IntelAltera綜合工具進(jìn)行綜合，結(jié)果顯示S盒共用方案使用的組合邏輯為RSM方案的31%，時序邏輯為RSM方案的40%，存儲位為RSM方案的20%。（4）為了評估所設(shè)計方案的硬件復(fù)雜度，采用SMIC180nm標(biāo)準(zhǔn)工藝庫，-I-使用Synopsys公司的DC（DesignCompiler）綜合工具進(jìn)行綜合，使用后端工具SOC_encounter進(jìn)行
