抗功耗攻击型ecc协处理器的设计

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1、硕士学位论文抗功耗攻击型ECC协处理器的设计THEDESIGNOFECCCOPROCESSORONPOWERATTACKSRESISTANT赵雷鹏哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP309学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文抗功耗攻击型ECC协处理器的设计硕士研究生：赵雷鹏导师：李景虎申请学位：工程硕士学科：集成电路工程所在单位：信息与电气工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP309U.D.C:621.3DissertationfortheMaste

2、rDegreeinEngineeringTHEDESIGNOFECCCOPROCESSORONPOWERATTACKSRESISTANTCandidate：ZHAOLeipengSupervisor：LIJinghuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：IntegratedCircuitEngineeringAffiliation：SchoolofInformationandElectricalEngineeringDateofDefense：June,2016Degree-Confe

3、rring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要信息安全是一个关乎国家主权及安全、社会稳定、民族文化传承和发扬的重要问题。而密码技术是信息安全的核心，是保证信息完整性、保密性和安全性不可或缺的技术。基于椭圆曲线离散对数问题的椭圆曲线密码体制(EllipticCurvesCryptography,ECC)是公钥密码体制的一种，与目前主流的公钥密码体制RSA相比，因为其具有安全性高、计算量小、处理速度快、存储空间小、带宽要求低等优势而被认为是未来替代RSA的公钥密码体制。然而随着EC

4、C在信息安全领域的应用不断推广，针对ECC的密码攻击技术也日臻成熟，特别是功耗攻击技术，主要利用密码芯片工作过程中的瞬时功耗依赖于芯片所处理的数据和所执行的操作来获取芯片中的私密信息。基于以上背景，本文首先对椭圆曲线密码体制的数学理论进行了深入的探讨，并在此基础上着重研究了椭圆曲线密码体制的核心运算模块标量乘模块的硬件实现。在硬件实现时，将ECC标量乘模块划分为二元域运算层和椭圆曲线运算层分别进行设计，设计出了二元域运算层的模加、模乘、模平方及模逆模块和椭圆曲线运算层的点加、倍点等模块，采用射影坐标系上Montgomery标量乘算法实现了标量乘模块，并对

5、各个模块进行了功能验证。然后，深入研究了功耗攻击理论以及针对ECC密码体制的安全防护技术，在此基础上采用随机化坐标轴的方式对射影坐标系上的Montgomery标量乘算法进行了优化，在算法层面上提出了ECC标量乘抗功耗攻击防护方案，并根据该防护方案设计出了一款具有抗功耗攻击性能的ECC标量乘模块，并验证了其功能上的正确性。最后通过功耗攻击实验对其安全性进行了分析，证明了其具有抗功耗攻击的能力。关键词：信息安全；椭圆曲线密码体制；功耗攻击-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInformationsecurityisamatterconcern

6、ingaboutnationalsovereigntysecurity,socialstability,whichinheritsandcarrysforwardthetraditionalculture.Thepasswordtechnologyisnotonlythecoreofinformationsecurity,butalsoanessentialtechnologytoensureinformationintegrity,confidentialityandsecurity.TheEllipticCurveCryptosystem(ECC)i

7、sakindofpublickeycryptosystemwhichisbasedontheellipticcurvediscretelogarithmproblem.ComparingwiththecurrentmainstreamRSApublickeycryptographicsystem，ECCisconsideredasthefutureplaceofRSApublickeycryptosystembecauseofitshighsecurity,smallcomputationquantity,highprocessingspeed,smal

8、lstoragespaceandlowbandwidthrequirements