抗功耗分析攻擊的高速ECC算法加速器.pdf

1、隨著信息安全需求的日益增長,目前普遍采用的1024位RSA算法面臨嚴重的安全威脅,而ECC(橢圓曲線密碼)算法相比RSA算法在安全性和加解密速率方面具有顯著的優(yōu)勢,為了保障重要經(jīng)濟領域密碼應用的安全,我國國家密碼管理局制定了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ECC國家標準算法(即SM2算法),公布了相關(guān)標準及規(guī)范,并要求相關(guān)行業(yè)采用SM2算法替換RSA算法。同時,針對ECC算法的旁路攻擊技術(shù)也是層出不窮,其中功耗分析攻擊就是利用ECC在加解密過程中泄露

2、的功耗信息進行攻擊,這種攻擊方法效率高,威脅性大。因此,ECC國家標準算法如何高速實現(xiàn)及其抗功耗分析攻擊的研究成為當前及未來密碼產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱點。
　　本文針對ECC的應用需求,設計了一款面向SOC設計的素數(shù)域上ECC加速器IP,結(jié)合ECC算法原理和硬件實現(xiàn)的特點,提出一種安全、高效、易實現(xiàn)的算法方案,用軟件驗證了方案的正確性和可行性后,采用verilog硬件描述語言完成ECC加速器的RTL設計,并通過詳細的仿真驗證及邏輯綜合,驗證

3、了加速器的算法正確性、速度以及面積等性能指標。除此之外,本文針對加密算法搭建了功耗分析攻擊平臺,為驗證ECC加速器抗功耗分析攻擊的能力奠定了基礎。
　　本文實現(xiàn)的加速器支持192/256bit多種橢圓曲線的應用,支持固定基單基點乘和雙點乘運算,其中雙點乘運算中提出了從左到右聯(lián)合編碼和Shamir雙點乘相結(jié)合的快速算法。加速器基于SMIC0.13um工藝和200MHz頻率,256bit素數(shù)域上每秒能完成5000次簽名和1600次驗證