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防御DPA攻击的功耗独立模型及VLSI设计关键技术研究
结题报告
批准号:
61274132
项目类别:
面上项目
资助金额:
89.0 万元
负责人:
汪鹏君
依托单位:
学科分类:
F0402.集成电路设计
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
张会红、俞海珍、周晖杰、张跃军、张巧文、张学龙、郑雪松、杨乾坤、郝李鹏
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中文摘要
差分功耗分析(DPA) 攻击技术是诸多功耗分析旁道攻击中最有效且最容易实现的一种。它依赖于加密芯片在加密过程中功耗与所处理数据及所执行指令的关联,监测芯片在加密过程中的功耗曲线,利用统计等方法对收集到的信息进行分析,盗取与加密信息相关的数据,获得密钥,对密码芯片的信息安全构成极大威胁。鉴此,本项研究旨在通过防御DPA攻击机理、防御密码算法及防御芯片电路结构等的研究,探索防御DPA攻击的超大规模集成电路(VLSI)设计方法,提出新颖的防御 DPA攻击关键技术,实现信息的安全保护。主要研究内容包括:功耗独立数学模型建立及问题属性论证;完善保密性功耗独立密码体制构建;指令并行化功耗独立密码算法设计;二值/多值功耗独立VLSI实现;防御DPA攻击性能评价与优化等。研究成果将为防御 DPA攻击的VLSI设计提供理论依据和方法指导,推动高性能密码芯片的广泛应用,促进智能卡的健康发展。
英文摘要
Differential power analysis (DPA) is one of side channel attacks for it is efficient and easy to implement. DPA attack can succeed in obtaining the keys or security data related to the encrypted information by statistic analysis through establishing the relationship between power consumption and data or instructions by monitoring its power traces of encryption/decryption. So DPA is becoming a serious menace for cryptosystem. The goal of project is to propose novel technologies for DPA resistant with information security by exploring very large scale integration (VLSI) design method of DPA resistant, researching mechanisms of DPA resistant, resistant cryptographic algorithms and circuit structures of DPA resistant chip. So the project focuses on research as follows, mathematical modeling of power independent and its verification, building perfect secrecy one-time-pad cryptosystem, designing power independent cryptographic algorithms for instruction parallelism, implementing the binary/multi-valued power independent VLSI circuits, and evaluating and optimizing the DPA resistant performance. The research results are expected to provide a principle method to VLSI circuit design of DPA resistant, widening applications of high performance crypto chips, promoting the healthy development of the smart cards.
差分功耗分析(DPA) 攻击技术是诸多功耗分析旁道攻击中最有效且最容易实现的一种。它依赖于加密芯片在加密过程中功耗与所处理数据及所执行指令的关联,监测芯片在加密过程中的功耗曲线,利用统计等方法对收集到的信息进行分析,盗取与加密信息相关的数据,获得密钥,对密码芯片的信息安全构成极大威胁。鉴此,本项研究旨在通过防御DPA攻击机理、防御密码算法及防御芯片电路结构等的研究,探索防御DPA攻击的超大规模集成电路(VLSI)设计方法,提出新颖的防御 DPA攻击关键技术,实现信息的安全保护。主要研究内容包括:功耗独立数学模型建立及问题属性论证,研究电路功耗与数据以及所执行指令的内在关系,建立功耗独立数学模型;完善保密性功耗独立密码体制构建,研究PUF电路和“一次一密”密码体制,将芯片制造的工艺偏差与具体密码算法相融合;指令并行化功耗独立密码算法设计,设计基于指令并行化功耗独立密码算法;二值/多值功耗独立VLSI实现,研究基于CNFET的二值/多值门电路和功能电路;防御DPA攻击性能评价与优化等,并通过SASEBO-GII开发板进行防御DPA攻击性能的评价与优化,相关电路通过FPGA验证及MPW流片。课题组通过对本项目的认真研究,按计划并超额完成了相应任务,期间系统提出了电路功耗与所处理数据以及所执行指令相互独立技术,并在算法实现和硬件电路设计上提出防御DPA攻击方案,相关技术在安全芯片防御DPA攻击设计中得到应用。项目研究期间完成学术论文46篇,其中期刊论文36篇、会议论文10篇,SCI收录11篇,EI收录15篇。申请发明专利10项(含美国发明专利4项),其中已授权4项,授权集成电路布图6项。培育青年教师晋升高级职称2人,培养博士研究生3名,硕士研究生8名。部分成果获得浙江省科学技术奖二等奖1项、宁波市科技进步奖一等奖和二等奖各1项等。研究成果将为防御 DPA攻击的VLSI设计提供理论依据和方法指导,推动高性能密码芯片的广泛应用,促进智能卡的健康发展。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2015
期刊:华东理工大学学报(自然科学版)
影响因子:--
作者:李建瑞;汪鹏君;张跃军;李刚
通讯作者:李刚
DOI:10.1587/transfun.e96.a.963
发表时间:2013-05
期刊:IEICE Trans. Fundam. Electron. Commun. Comput. Sci.
影响因子:--
作者:Pengjun Wang;Yuejun Zhang;Jun Han;Zhiyi Yu;Yibo Fan;Zhang Zhang-Zhang
通讯作者:Pengjun Wang;Yuejun Zhang;Jun Han;Zhiyi Yu;Yibo Fan;Zhang Zhang-Zhang
DOI:10.1016/j.optcom.2015.10.066
发表时间:2016-03
期刊:Optics Communications
影响因子:2.4
作者:Weiwei Chen;Pengjun Wang;Zhang Yawei;Jianyi Yang
通讯作者:Weiwei Chen;Pengjun Wang;Zhang Yawei;Jianyi Yang
DOI:--
发表时间:2016
期刊:电子学报
影响因子:--
作者:汪鹏君;李刚;钱浩宇
通讯作者:钱浩宇
DOI:--
发表时间:2016
期刊:浙江大学学报(理学版)
影响因子:--
作者:李刚;汪鹏君;张跃军
通讯作者:张跃军
面向信息安全芯片的物理不可克隆函数电路建模与实现
  • 批准号:
    61474068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    87.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    汪鹏君
  • 依托单位:
基于智能算法的MPRM电路极性优化研究
  • 批准号:
    61076032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    45.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    汪鹏君
  • 依托单位:
基于MCTGAL的高信息密度集成电路低功耗关键技术研究
  • 批准号:
    60776022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    汪鹏君
  • 依托单位:
基于遗传算法的低功耗有限状态机的自动综合
  • 批准号:
    60273093
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    汪鹏君
  • 依托单位:
国内基金
海外基金