[发明专利]一种针对SM4密钥扩展算法的模板攻击方法

摘要

本发明提供了一种针对SM4密钥扩展算法的模板攻击方法，以密钥扩展算法中加密密钥MK异或系统参数FK的计算过程为模板攻击目标，依次攻击16个SM4密钥字节的每一个字节，在密钥扩展算法迭代运算之前的异或运算，使用ID模型作为模板的分类标准，直接对SM4密钥本身进行建模，仅使用2⁸猜测空间，就能直接得到SM4密钥。

主权项

1.一种针对SM4密钥扩展算法的模板攻击方法，以密钥扩展算法中加密密钥MK异或系统参数FK的计算过程为模板攻击目标，依次攻击16个SM4密钥字节的每一个字节，其特征在于，所述模板攻击方法包括以下具体步骤：步骤1：使用任意明文数据组和随机密钥在训练设备上进行SM4密钥扩展运算，采集建立模板所需第一功耗曲线；步骤2：使用SOST方法选取建立模板的采样点，对所述第一功耗曲线使用SOST方法选取与操作“MK⊕FK”相关性最强的采样点组成第二功耗曲线；步骤3：使用由均值向量和协方差矩阵决定的多维正态分布来描述第二功耗曲线上采样点的分布关系，并以字节为单位，使用Identity（ID）模型作为用于分类的功耗模型对第二功耗曲线中的每一组功耗曲线进行特征提取，建立每种密钥取值或MK⊕FK值对应的模板，共生成256个模板；步骤4：在目标设备上使用任意明文数据组进行SM4密钥扩展运算，采集第三功耗曲线，使用与步骤2筛选出相同位置的采样点组成第四功耗曲线；步骤5：使用多维高斯分布模型计算第四功耗曲线中每一条功耗曲线与每一个模板的匹配概率，每一条第四功耗曲线的攻击结果组成了一组攻击结果；步骤6：根据第四功耗曲线的攻击结果，即候选密钥模板匹配概率排名，对每一个候选密钥进行打分，最后按照分值由低到高排列得到最终的攻击排名，其打分标准即攻击结果，排名第一的候选密钥得1分，排第256名的候选密钥得256分；步骤7：得到SM4密钥第一个字节的攻击结果后，同理，依次分别攻击剩余的15个字节密钥，即攻破完整的SM4加/解密密钥。