抗侧信道攻击的SM4多路径乘法掩码方法

doi:10.3969/j.issn.1000-3428.2014.05.022

计算机工程

抗侧信道攻击的SM4多路径乘法掩码方法

谭锐能^1,2，卢元元¹，田椒陵^1,2

(1. 深圳大学信息工程学院，广东深圳 518060；2. 国民技术股份有限公司，广东深圳 518057)

收稿日期:2013-03-29 出版日期:2014-05-15 发布日期:2014-05-14
作者简介:谭锐能(1988－)，男，硕士研究生，主研方向：网络信息安全；卢元元，教授；田椒陵，硕士研究生。
基金资助:
国家自然科学基金资助面上项目(61070252)。

SM4 Multi-path Multiplicative Masking Method Against Side-channel Attack

TAN Rui-neng ^1,2, LU Yuan-yuan ¹, TIAN Jiao-ling ^1,2

(1. College of Information Engineering, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China; 2. Nationz Technologies Co., Ltd., Shenzhen 518057, China)

Received:2013-03-29 Online:2014-05-15 Published:2014-05-14

摘要/Abstract

摘要： SM4是国内于2006年公布的第1个商用的分组密码算法。为提高SM4算法安全性，抵御功耗分析、电磁辐射等侧信道攻击，提出一种抗侧信道攻击的SM4多路径乘法掩码方法。该方法在轮函数中采用多条数据路径，并对引进随机数后的S盒用有限域乘法求逆变换加以改进，使中间结果与标准SM4算法的中间结果完全不同，从而掩盖SM4加密过程中的所有关键信息，增加侧信道分析的难度。实验结果表明，与标准SM4算法和普通的SM4乘法掩码算法相比，该方法在芯片的功耗和硬件资源增加不大的情况下，能有效消除中间数据所产生的能量消耗，增强算法安全性，可成功抵御各种侧信道攻击。

关键词: 侧信道攻击, 有限域求逆, 乘法掩码, SM4算法, 多路径掩码方法

Abstract: SM4 is the first bloc cipher published in the year of 2006 by the government of China. In order to resist Side-channel Attack (SCA) such as power analysis and electromagnetic radiation, a multi-path multiplicative masking method is proposed for SM4 algorithm to improve the security of SM4 algorithm. Through multi data paths, and transform S box by multiplicative inversion in the finite field when the random number is joined, which makes all intermediate variables among the proposed SM4 scheme different from that of the standard method. It not only realizes the cover of all the key information in encryption process, but also enhances the difficulties of SCA. Through compared with the traditional algorithm and the existing schemes, the experimental results show that the mask scheme can weaken the correlation between the energy consumption characteristics and the operating of the intermediate data effectively without increasing much power and hardware resources. Thus the proposed method bears all kinds of side-channel attacks and the security of the new SM4 is improved.

Key words: Side-channel Attack(SCA), finite field inverse, multiplicative masking, SM4 algorithm, multi-path masking method

中图分类号:

TP309

谭锐能，卢元元，田椒陵. 抗侧信道攻击的SM4多路径乘法掩码方法[J]. 计算机工程, doi: 10.3969/j.issn.1000-3428.2014.05.022.

TAN Rui-neng, LU Yuan-yuan, TIAN Jiao-ling. SM4 Multi-path Multiplicative Masking Method Against Side-channel Attack[J]. Computer Engineering, doi: 10.3969/j.issn.1000-3428.2014.05.022.

http://www.ecice06.com/CN/Y2014/V40/I5/103

参考文献

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