[发明专利]一种高效的安全芯片功耗攻击测试方法

摘要

发明公开了一种高效的安全芯片功耗攻击测试方法，对安全芯片在设计阶段进行功耗攻击测试时，对功耗样本的获取及处理如下：(1)功耗样本获取(2)功耗样本预处理(3)假设功耗样本获取(4)相关系数的计算和攻击结果分析。本发明仅采样有变化的功耗点，节省大量功耗样本数据，大幅降低功耗攻击计算量，具有评估效率高、速度快的优点，更重要的是，能够在芯片设计阶段进行功耗攻击测试，降低流片后安全性能不佳导致芯片重新设计的风险，从而缩短安全芯片设计周期。

主权项

1.一种高效的安全芯片功耗攻击测试方法，其特征在于可以在安全芯片的设计阶段进行功耗攻击测试，功耗攻击测试基于EDA(Electronic Design Automation)功耗仿真工具和汉明距离模型，采用数学统计的方法进行分析计算，其对功耗样本的获取及处理如下：(1)功耗样本获取：采用PTPX(Prime Time PX)功耗仿真工具对后仿真结果进行功耗信息提取，将得到的一系列瞬态功耗值作为采样的功耗样本信息；所述PTPX功耗仿真设置为基于时间模式(time based)，仅记录有功耗变化时的芯片功耗值；(2)功耗样本预处理：截取加解密时段的功耗样本构成功耗轨迹，并进行对齐处理，使功耗轨迹对齐于同一操作时刻，避免因功耗轨迹不对齐影响攻击效果；(3)假设功耗样本获取：基于汉明距离模型，选取合适的攻击点，使用随机明文和猜测密钥，推导计算假设功耗值矩阵；(4)相关系数的计算和分析：将预处理后的功耗样本与假设功耗样本进行相关性计算，获取相关系数矩阵；由相关系数矩阵做出相关系数曲线图，在攻击点处出现极值的则攻击成功，极值对应相关系数曲线可推测出正确密钥；若未出现极值，则攻击失败；所述步骤(4)中，相关系数的计算方法如下：已知的明文或者密文测试向量记为向量d＝(d1，...，di，...，dD)′，i＝1～D，其中di表示第i次加密或者解密所对应的数据值；将对应数据di分组的功耗轨迹记作t′i＝(ti，1，...，ti，T)，其中T表示密码模块的功耗轨迹的长度；k是密钥的一部分，即子密钥，记为k＝(k1，...，kK)，其中K表示k所有的可能值的数量，该向量的各元素通常称为假设密钥；根据给定的数据向量d和子密钥k，得到与d和k有关的中间值，这个中间值是选择密码芯片所执行密码算法的一个中间值，是d和k的一个函数f(d，k)；采用汉明距离功耗模型，映射由中间值造成的功耗；利用不同密钥加密的模拟功耗和真实功耗之间的相关性，对大量的随机测试向量进行统计分析，做出相关系数曲线图，在攻击点处出现极值的则攻击成功，极值对应相关系数曲线可推测出正确密钥；若未出现极值，则攻击失败。