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可重构且抗DPA攻击的混沌逻辑电路研究

袁群  
【摘要】:密码芯片作为信息的重要硬件载体,其安全直接影响着整个信息系统的安全,因此密码芯片的安全是信息系统安全控制的核心。然而,目前基于集成电路技术的密码芯片存在着固有的缺陷,即在运行时会泄漏电磁、时间、功耗等重要信息,攻击者可以利用这些与数据及数据操作相关的重要信息破解密码芯片。旁路攻击就是针对密码芯片自身的缺陷而实施攻击的有效技术,在众多的旁路攻击技术中,功耗攻击对密码芯片造成的威胁最大。 本文针对密码芯片的功耗攻击开展了研究,主要的工作总结如下: (1)本文提出了一种新的具有动态重构且抗DPA攻击的混沌逻辑电路,并在理论上采用门限控制和迭代控制两种方法实现了这种混沌逻辑电路,并通过数值仿真软件Matlab进行举例验证,从而在理论上证明这种混沌逻辑电路具有很好的动态重构能力。 (2)本文在Cadence全定制IC设计平台上,采用SMIC.18um工艺实现了这种新的混沌逻辑电路,并对该电路进行了多组仿真,仿真结果表明该混沌逻辑电路可以实现动态重构。 (3)本文利用这种新的混沌逻辑电路实现了D锁存器,仿真结果显示这种D锁存器电路同样具有动态重构的能力。同样的,由混沌逻辑电路构成的7478原/补码器件电路也具有丰富的动态重构性能。 (4)最后本文采用在Cadence全定制IC设计平台上利用传统的标准CMOS逻辑门和混沌逻辑电路两种方式分别实现了8个与门电路和DES算法核心模块电路,利用仿真器spectre对这两类电路进行仿真,并结合数值软件Matlab计算证明由传统的标准CMOS逻辑门构成的8个与门电路和DES算法核心模块电路不具有抗DPA攻击的能力,而由混沌逻辑电路构成的8个与门电路和DES算法核心模块电路都具有很好抗DPA攻击的能力,且混沌逻辑电路的面积和功耗都比最新抗DPA攻击的双端输出可配置逻辑DRCL结构小,具有更好的应用前景。


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