基于犁犃犅犔的抗?fàn)臓袪凉艨芍貥?gòu)加法器設(shè)計

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1、Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．１華東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）２０１７０２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）９７文章編號：１００６３０８０（２０１７）０１００９７０８犇犗犐：１０．１４１３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１００６３０８０．２０１７．０１．０１６基于犛犃犅犔的抗?fàn)臓袪凉艨芍貥?gòu)加法器設(shè)計錢浩宇，汪鵬君，張躍軍，丁代魯（寧波大學(xué)電路與系統(tǒng)研究所，浙江寧波３１５２１１）摘要：差分功耗分析（Ｄｉｆｆｅｒ

2、ｅｎｔｉａｌＰｏｗｅｒＡｎａｌｙｓｉｓ，ＤＰＡ）通過分析密碼器件處理不同數(shù)據(jù)時的功耗差異來盜取密鑰。運用具有功耗獨立特性的靈敏放大型邏輯（ＳｅｎｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒＢａｓｅｄＬｏｇｉｃ，ＳＡＢＬ）設(shè)計密碼器件可以有效防御ＤＰＡ攻擊。通過對ＳＡＢＬ電路與傳統(tǒng)加法器原理的研究，提出了一種能夠抗ＤＰＡ攻擊的可重構(gòu)加法器設(shè)計方案。首先，結(jié)合ＳＡＢＬ電路特點得到具有抗ＤＰＡ攻擊性能的加法器電路；然后利用控制進位方式構(gòu)成可重構(gòu)加法器，支持４個８位數(shù)據(jù)或２個１６位數(shù)據(jù)的加法運算。Ｓｐｅｃｔｒｅ模擬驗證表明，該加法器邏

3、輯功能正確，與傳統(tǒng)加法器相比功耗獨立性能提升了９７％，防御ＤＰＡ攻擊性能明顯。關(guān)鍵詞：抗ＤＰＡ攻擊；ＳＡＢＬ；可重構(gòu)加法器；信息安全中圖分類號：ＴＮ９１８．４文獻標志碼：Ａ犇犲狊犻犵狀狅犳犚犲狊犻狊狋犪狀狋犇犘犃犃狋狋犪犮犽犚犲犮狅狀犳犻犵狌狉犪犫犾犲犃犱犱犲狉犅犪狊犲犱狅狀犛犃犅犔犙犐犃犖犎犪狅狔狌，犠犃犖犌犘犲狀犵犼狌狀，犣犎犃犖犌犢狌犲犼狌狀，犇犐犖犌犇犪犻犾狌（犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犆犻狉犮狌犻狋狊犪狀犱犛狔狊狋犲犿狊，犖犻狀犵犫狅犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犖犻狀犵犫狅３１５２１１，犣犺犲犼犻

4、犪狀犵，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｏｗｅｒａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＰＡ）ｓｔｅａｌｓｔｈｅｓｅｃｒｅｔｋｅｙｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃｄｅｖｉｃｅｉｎｄｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄａｔａ．ＢｙｔｈｅＳＡＢＬ（ＳｅｎｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒＢａｓｅｄＬｏｇｉｃ）ｗｉｔｈｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅｃｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｉｃｄｅ

5、ｖｉｃｅｓ，ＤＰＡａｔｔａｃｋｓｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅｖｅｎｔｅｄ．ＢｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅＳＡＢＬｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｄｄｅｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅａｄｄｅｒｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｃａｐａｂｌｅｏｆｒｅｓｉｓｔｉｎｇＤＰＡａｔｔａｃｋ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅａｄｄｅｒｃｉｒｃｕｉｔｗｉｔｈｒｅｓｉｓｔｉｎｇＤＰＡａｔｔａｃｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈ

6、ｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＳＡＢＬｃｉｒｃｕｉｔ．Ａｎｄｔｈｅｎ，ｔｈｅｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅａｄｄｅｒｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃａｒｒｙｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｕｐｐｏｒｔｆｏｕｒ８ｂｉｔｏｐｅｒａｎｄｓｏｒｔｗｏ１６ｂｉｔｏｐｅｒａｎｄｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｉａＳｐｅｃｔｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｓｃｈｅｍｅｈａｓｃｏｒｒｅｃｔｌｏｇｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｗｈｏｓｅｐｏｗｅｒｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｅｒ

7、ｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｂｙ９７％ａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｒｅｓｉｓｔａｎｔＤＰＡａｔｔａｃｋｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｄｄｅｒ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｒｅｓｉｓｔａｎｔＤＰＡａｔｔａｃｋ；ＳＡＢＬ；ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅａｄｄｅｒ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｅｃｕｒｉｔｙ隨著集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，密碼器件與所處理的數(shù)據(jù)具有一定的相關(guān)性。于是，攻擊者廣泛應(yīng)用于智能卡、電子商務(wù)等領(lǐng)域，極大地保證常利用這些物理信息攻擊密碼器件獲取

8、密鑰信息，了系統(tǒng)的安全。然而，密碼器件在處理不同數(shù)據(jù)此方法被稱為旁道攻擊（ＳｉｄｅＣｈａｎｎｅｌＡｔｔａｃｋ，［１２］時，其能量消耗、運行時間和電磁輻射等物理信息ＳＣＡ）。在一系列旁道攻擊技術(shù)中，差分功耗分收稿日期：２０１６０５２５基金項目：國家自然科學(xué)基金（６１２７４１３２）作者簡介：錢浩宇（１９９１），男，碩士生，主要從事低功耗集成電路和信息安全芯片理論及設(shè)計方面的研究。通信聯(lián)系人：汪鵬君，Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｐ