[发明专利]用于集成电路检测电磁故障注入攻击探测方法及探测器

说明书

本发明涉及信息安全、密码学与加密电路，为加密电路等信息安全相关集成电路提供针对电磁故障注入攻击的检测，保证在攻击发生时能够及时进行响应。为此，本发明采取的技术方案是，用于集成电路检测电磁故障注入攻击探测器，结构为：A1、A2、A3、A4、A5为5个反相器，级联形成环形振荡器，环形振荡器经反相器B缓冲后输出的振荡信号一路直接输入到组合逻辑延时比较结构Detector1中，另一路经过反相器C的反向，输入到另一个组合逻辑延时比较结构Detector2中；两个Detector的输入信号经过该Detector的组合逻辑输出到该Detector的触发器时钟输入端。本发明主要应用于集成电路安全设计。

技术领域

本发明涉及信息安全、密码学与加密电路，具体讲,涉及用于集成电路检测电磁故障注入攻击探测器。

技术背景

随着信息社会的发展，信息安全越来越受到人们的重视。密码学与加密电路是现代信息安全的重要保障，能够防止未经授权的访问与非法信息获取，并且在目前的科技水平下，理论上无法通过数学分析与暴力手段破解。然而加密算法的实现离不开实际的芯片电路，例如利用加密过程产生的功耗、电磁等侧信道信息的侧信道攻击，或者利用加密过程中发生错误的故障攻击，均可以通过后续数学分析进而获取密钥等敏感信息[1]。

故障注入攻击是一种主动的侧信道攻击方式，引起电路产生错误的手段有多种，例如电磁脉冲、激光照射、时钟毛刺、电压毛刺等等，目前已经成为对安全芯片实施攻击最有效的手段[2]。这种攻击方式在已知加密电路所用加密算法的基础上，通过对正在运行中的加密电路进行特定的干扰，使其在特定的时刻发生运算错误，然后攻击者通过采集到的错误的加密结果或者记录分析电路运算错误后的表现，最后经过差分故障分析等手段就可以获取加密电路的密钥等信息。

电磁故障注入攻击作为一种局部性高精度的攻击手段[3]，由于其操作相对简单、攻击成功率高、电路影响范围小等优点，得到了人们的广泛关注。这种攻击方式通过将电场探头或者磁场探头置于加密电路附近[4]，在电路运行到某一时刻进行触发，通过探头产生一个脉冲信号，从而在芯片内部引发电磁干扰，变化的电磁场耦合到芯片的电源线或者关键信号线，使得电路运行出错。

加密电路的安全主要在于保护电路中密钥的安全，而近年来，电磁故障注入攻击技术的提出，对信息安全造成了极大的威胁，因此需要开展针对电磁故障注入的防御措施。在这方面，一部分研究者在算法改进方面进行了研究，还有一部分在改变电路结构方面进行了研究[5]。经过相关文献和专利的检索，目前关于检测电磁故障注入攻击结构的研究很少，尚未有一种行之有效的检测方法。本专利提出的基于组合逻辑延时的结构配合环形振荡器作为内嵌检测结构可以及时发现攻击，并产生预警信号。

参考文献

1、刘辉志,赵东艳,张海峰,等.近红外激光故障注入系统在密码芯片攻击中的应用[J].科学技术与工程,2014,14(22):225-230.DOI:10.3969/j.issn.1671-1815.2014.22.043.

2、Zhou Y B,Feng D G,Zhou Y B,et al.Side-Channel Attacks:Ten YearsAfter Its Publication and the Impacts on Cryptographic Module SecurityTesting.[J].Cryptology Eprint Archive,2005,2005.

3、Dehbaoui,A,Dutertre,J.-M,Robisson,B,et al.Electromagnetic TransientFaults Injection on a Hardware and a Software Implementations of AES[C]//2013Workshop on Fault Diagnosis and Tolerance in Cryptography.IEEE,2012:7-15.