[发明专利]抵抗差分功耗分析攻击的数据处理系统及其数据处理方法

摘要

本发明涉及通讯技术领域，特别涉及一种抵抗差分功耗分析攻击的数据处理系统及其数据处理方法。该数据处理系统包括第一基于加法掩码仿射变换模块，用于对输入的掩码数据和掩码进行仿射变换运算，并输出第一数据和第二数据；基于加法掩码的有限域求逆模块，用于对第一数据和第二数据进行有限域求逆运算，并输出第三数据；第二基于加法掩码仿射变换模块，用于对第二数据和第三数据进行仿射变换运算，并输出第四数据和第五数据。本发明S盒的运算系统通过代数逻辑实现了S盒的运算，使得S盒的面积减小、功耗降低，减小了用户的实现代价。

主权项

一种抵抗差分功耗分析攻击的数据处理系统，其中包括采用SM4算法的S盒，其特征在于，所述S盒包括：第一基于加法掩码仿射变换模块(1)，用于对输入的掩码数据和掩码进行仿射变换运算，并输出第一数据和第二数据；基于加法掩码的有限域求逆模块(2)，用于对所述第一基于加法掩码仿射变换模块(1)输出的第一数据和第二数据进行有限域求逆运算，并输出第三数据；第二基于加法掩码仿射变换模块(3)，用于对所述第一基于加法掩码仿射变换模块(1)输出的第二数据和所述基于加法掩码的有限域求逆模块(2)输出的第三数据进行仿射变换运算，并输出第四数据和第五数据；所述第一基于加法掩码仿射变换模块(1)包括：第一向量乘法模块(11)，用于对输入的掩码数据进行向量乘法运算；第二向量乘法模块(12)，用于对输入的掩码进行向量乘法运算，以输出第二数据；第一异或运算模块(13)，连接于所述第一向量乘法模块(11)，并用于根据所述第一向量乘法模块(11)输出的计算结果与输入的常数进行异或运算，以输出第一数据；所述第一向量乘法模块(11)的数学模型为：a1*A1；所述第二向量乘法模块(12)的数学模型为：r1*A1；所述第一异或运算模块(13)的数学模型为：a1*A1+C1；其中，a1和r1依次为输入的掩码数据和掩码；常数C1＝(1,1,0,0,1,0,1,1)；所述基于加法掩码的有限域求逆模块(2)的数学模型为：oh＝ah(d‑1+rl)+(d‑1+rl)rh+ahrl+rhrl+rh，以及ol＝oh+(d‑1+rh)al+(d‑1+rh)rh+alrh+rl+rhrl+rh；其中，ah为第一数据a的高4比特，al为第一数据a的低4比特，rh为第二数据r的高4比特，rl为第二数据r的低4比特，v为常数；d‑1为中间数据d的逆元素；ol和oh为所述基于加法掩码的有限域求逆模块(2)中的中间数据；所述基于加法掩码的有限域求逆模块(2)包括：第一同构映射模块(201)，用于对所述第一数据进行同构映射；第二同构映射模块(202)，用于对所述第二数据进行同构映射；第三同构映射模块(203)，用于根据所述第一同构映射模块(201)输出的运算结果进行同构映射；第四同构映射模块(204)，用于根据所述第一同构映射模块(201)输出的运算结果进行同构映射；第五同构映射模块(205)，用于根据所述第二同构映射模块(202)输出的运算结果进行同构映射；第六同构映射模块(206)，用于根据所述第二同构映射模块(202)输出的运算结果进行同构映射；第一常量乘法运算模块(212)，用于对所述第三同构映射模块(203)输出的运算结果进行常量乘法运算；第一平方运算模块(208)，用于根据所述第三同构映射模块(203)输出的运算结果进行平方运算；第二平方运算模块(209)，用于根据所述第六同构映射模块(206)输出的运算结果进行平方运算；第三平方运算模块(211)，用于根据所述第一平方运算模块(208)输出的运算结果进行平方运算；第四平方运算模块(215)，用于根据所述第五同构映射模块(205)输出的运算结果进行平方运算；第一乘法运算模块(210)，用于根据所述第三同构映射模块(203)和所述第四同构映射模块(204)输出的运算结果进行向量乘法运算；第二乘法运算模块(213)，用于根据所述第五同构映射模块(205)输出的运算结果进行向量乘法运算；第三乘法运算模块(214)，用于根据所述第四同构映射模块(204)和第六同构映射模块(206)输出的运算结果进行向量乘法运算；第四乘法运算模块(216)，用于根据所述第五同构映射模块(205)和第六同构映射模块(206)输出的运算结果进行向量乘法运算；第二常量乘法运算模块(217)，用于根据所述第二平方运算模块(209)输出的运算结果进行向量乘法运算；第二异或运算模块(218)，用于根据所述第一乘法运算模块(210)、第二乘法运算模块(213)、第三乘法运算模块(214)、第四乘法运算模块(216)、第二常量乘法运算模块(217)、第一常量乘法运算模块(212)、第三平方运算模块(211)以及第四平方运算模块(215)输出的运算结果进行异或运算；求逆运算模块(219)，用于根据所述第二异或运算模块(218)输出的运算结果进行求逆运算；第三异或运算模块(220)，用于根据所述求逆运算模块(219)和第四同构映射模块(204)输出的运算结果进行异或运算；第四异或运算模块(221)，用于根据所述第一平方运算模块(208)和所述第三异或运算模块(220)输出的运算结果进行异或运算；第六乘法运算模块(222)，用于根据所述第一平方运算模块(208)和所述第三异或运算模块(220)输出的运算结果进行向量乘法运算；第七乘法运算模块(223)，用于根据所述第二同构映射模块(202)和所述第三异或运算模块(220)输出的运算结果进行向量乘法运算；第八乘法运算模块(224)，用于根据所述第四同构映射模块(204)和所述第四异或运算模块(221)输出的运算结果进行向量乘法运算；第九乘法运算模块(225)，用于根据所述第四异或运算模块(221)和所述第六乘法运算模块(222)输出的运算结果进行向量乘法运算；第五异或运算模块(226)，用于根据所述第一乘法运算模块(210)、第三乘法运算模块(214)、所述第六乘法运算模块(222)、第七乘法运算模块(223)以及所述第一平方运算模块(208)输出的运算结果进行异或运算；第六异或运算模块(227)，用于根据所述第二乘法运算模块(213)、所述第八乘法运算模块(224)、第九乘法运算模块(225)、所述第三异或运算模块(220)、所述第四异或运算模块(221)以及所述第五异或运算模块(226)输出的运算结果进行异或运算；第一同构逆映射模块(228)，用于根据所述第六异或运算模块(227)输出的运算结果进行同构逆映射运算；第二同构逆映射模块(229)，用于根据所述第五异或运算模块(226)输出的运算结果进行同构逆映射运算；第三同构逆映射模块(230)，用于根据所述第一同构逆映射模块(228)和所述第二同构逆映射模块(229)输出的运算结果进行同构逆映射运算以输出第三数据；所述第二基于加法掩码仿射变换模块(3)包括：第三向量乘法模块(31)，用于对输入的第三数据进行向量乘法运算；第四向量乘法模块(32)，用于对输入的第二数据进行向量乘法运算，以输出第五数据；第七异或运算模块(33)，连接于所述第三向量乘法模块(31)，并用于根据所述第三向量乘法模块(31)输出的运算结果与输入的常数进行异或运算，以输出第四数据。