[发明专利]一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击方法及装置

说明书

本发明适用于密码学侧信道分析领域，提供了一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击方法及系统，所述方法包括：获取输入的加密密钥，对所述加密密钥进行SM4算法密钥扩展；采集SM4算法密钥扩展中轮密钥和轮常数异或部分的功耗曲线，通过执行延时函数得到显示结果；对所述显示结果的异或操作的功耗曲线进行模板匹配，匹配出得到正确密钥值。通过在算法程序实现中添加延时函数来采集SM4算法密钥扩展中轮密钥和轮常数异或部分的功耗曲线，通过这个方案，不仅能够清晰的观察到每8比特轮常数和8比特密钥异或所产生的能量，而且可以通过预先构建的模板快速匹配的方法恢复密钥信息，使得匹配得到正确密钥值精准度，速度大大提升。

技术领域

本发明属于密码学侧信道分析领域，尤其涉及一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击方法及装置。

背景技术

在如今万物互联的物联网时代，承载着密码算法的密码芯片、密码模块已逐渐渗透到金融、社保、教育、医疗等社会的各个领域中。密码算法在具体硬件平台上实现时，会受到侧信道攻击的威胁。侧信道的本质是利用密码算法在实现时执行密码相关的操作的过程中产生的侧信息来恢复密钥的过程，常见的有能量攻击、电磁攻击、计时攻击等。

但目前对SM4算法的能量攻击一般都基于算法的轮函数，需要采集整个算法执行过程的能量曲线，进而通过统计学的方法进行分析，从而恢复出密钥信息。这种方法只能观察到算法中的轮函数所产生的功耗曲线，而不能详细的分析每轮中某个具体操作产生的能量曲线，使得恢复密钥的过程变得复杂，精准度不高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击方法及系统，以解决目前对SM4算法的能量攻击一般都基于算法的轮函数，需要采集整个算法执行过程的能量曲线，使得恢复密钥的过程变得复杂，精准度不高的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击方法，包括：

获取输入的加密密钥，对所述加密密钥进行SM4算法密钥扩展；

采集SM4算法密钥扩展中轮密钥和轮常数异或部分的功耗曲线，通过执行延时函数得到显示结果；

对所述显示结果的异或操作的功耗曲线进行模板匹配，匹配得到正确密钥值。

本发明实施例的第二方面提供了一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击系统，包括：

包括获取算法密钥扩展模块，采集延时显示模块，模板匹配正确密钥值模块；

所述获取算法密钥扩展模块用于获取输入的加密密钥，对所述加密密钥进行SM4算法密钥扩展；

所述采集延时显示模块用于采集SM4算法密钥扩展中轮密钥和轮常数异或部分的功耗曲线，通过执行延时函数得到显示结果；

所述模板匹配正确密钥值模块用于对所述显示结果的异或操作的功耗曲线进行模板匹配，匹配出得到正确密钥值。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本发明提供了一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击方法及装置，所述方法包括：获取输入的加密密钥，对所述加密密钥进行SM4算法密钥扩展；采集SM4算法密钥扩展中轮密钥和轮常数异或部分的功耗曲线，通过执行延时函数得到显示结果；对所述显示结果的异或操作的功耗曲线进行模板匹配，匹配得到正确密钥值。通过在算法程序实现中添加延时函数来采集SM4算法密钥扩展中轮密钥和轮常数异或部分的功耗曲线，通过这个方案，不仅能够清晰的观察到每8比特轮常数和8比特密钥异或所产生的能量，而且可以通过预先构建的模板快速匹配的方法恢复密钥信息，使得匹配得到正确密钥值精准度、速度大大提升。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种SM4算法密钥扩展部分的模板攻击方法实现流程示意图；