抗攻擊的SMS4密碼算法集成電路設(shè)計研究

本文對SMS4密碼算法的集成電路優(yōu)化實現(xiàn)技術(shù)、功耗分析攻擊與防護方法、
抗功耗分析攻擊的集成電路設(shè)計以及差分故障攻擊防護方法進行了研究，提出了
SMS4算法集成電路設(shè)計和功耗分析防護以及差分故障攻擊防護的幾種新方法，
給出了理論推導(dǎo)、實驗過程和結(jié)果，并進行了分析。本文主要工作特色和創(chuàng)新點
如下：
1．完成了在合成域GF(((2 2)2)2)上構(gòu)造S盒的算法推導(dǎo)及電路實現(xiàn)方案的優(yōu)
化設(shè)計，并把有限域GF(28)上的乘法求逆運算轉(zhuǎn)化為適于電路實現(xiàn)的邏輯與和
邏輯異或操作，提出了一個基于合成域運算的緊湊型面積優(yōu)化的SMS4密碼算法
電路設(shè)計。
2．分析SMS4算法輪運算的結(jié)構(gòu)和特點，根據(jù)線性變換￡的運算特點，提出
了一種對SMS4算法的差分功耗分析(DPA)攻擊方法。仿真實驗表明，這種DPA
攻擊方法對SMS4算法輪運算可行有效。
3．利用隨機掩碼技術(shù)，提出了基于乘法掩碼和加法掩碼的兩種SMS4算法功
耗分析攻擊防護方法。實驗證明，這兩種防護方法能夠有效對抗一階DPA和CPA
攻擊。其中，加法掩碼方法不僅可以抵抗功耗分析攻擊，還能夠防護零值攻擊，
且電路面積較小，是較優(yōu)的一種防護方案。在此基礎(chǔ)上，完成了一個基于加法掩
碼的抗功耗分析攻擊SMS4算法VLSI的后端設(shè)計并流片。
4．初步研究了SMS4算法的差分故障攻擊防護方法，在算法的后四輪加入故
障檢測電路，提出了一種抗差分故障攻擊的SMS4密碼算法電路設(shè)計。