面向AES密钥扩展的抗功耗攻击掩码技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61602239
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0206.信息安全
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

This project focuses on the mask technology for AES key expansion against the power analysis attack. As the most internationally widely used and the most studied block cipher, the side-channel resistant implementation of AES algorithm in resource-constrained cryptographic devices is always a focused topic from both academia and cryptographic industry. Compared to the AES round function, the mask technology for the AES key expansion has not been well researched. The latest security analysis, which was published in CHES 2014, has the problems including under estimation of attackers’ ability of key recovery, cannot provide a general security analysis for more variations of mask strategies, ignored the noise in real power measurement, cannot provide appropriate guidance for a reasonable mask strategy. This research project will propose a new model for the key recovery problem for the power analysis attack against AES key expansion; realize a more accurate and extensible security analysis method; perform the security analysis for more realistic leakage model that considers the measurement noise; provide the strategy for the assignment of limited random entropy to achieve the mask scheme with the best security. The project aims to provide efficient analysis techniques and theoretical basis for the security evaluation organizations of cryptographic devices, which also helps designing better side-channel countermeasures for the power analysis against a fixed value. It is expected to publish 3-6 high level papers and apply 1-2 patents.
本项目关注面向AES密钥扩展部分的抗功耗攻击的掩码技术。作为国际上使用最广泛的分组密码算法,AES的抗功耗攻击低资源实现方法是学术界和密码芯片工业界关注的焦点。相比于AES轮函数,AES密钥扩展的掩码技术的相关研究尚未成熟。发表于CHES2014的最新研究成果低估了攻击者的密钥恢复能力,缺乏随机量分配方案变化时的安全性分析能力,忽略了功耗测量的噪声,不能提供有效的综合掩码方案。本项目将对功耗攻击下的密钥恢复算法重构计算模型,建立更准确、可扩展的密钥恢复算法;实施考虑测量噪声后密钥恢复算法的安全性分析;提出能够权衡实现代价与安全强度的综合掩码方案。本项目将为低资源AES实现的密钥扩展部分提供实用和明确的掩码保护技术,为芯片安全性测评机构和密码芯片工业界提供安全性分析理论依据,为针对固定值的功耗攻击提供更合理的防御方案。相关成果有望在权威期刊和会议上发表论文3-6篇,申请专利1-2项。

结项摘要

本项目于2017年1月至2019年12月期间,对以AES密钥扩展的侧信道攻击为核心的侧信道攻击的关键问题、以及前沿攻防技术开展研究,共发表学术论文14篇,其中SCI检索7篇,培养硕士生6名。 本项目着眼于针对AES密钥扩展的侧信道攻击方法,提出了安全性分析改进。针对AES的密钥扩展的密钥恢复攻击是针对密码产品的实际威胁。即使加入了掩码,密钥恢复仍然有成功的可能。本工作设计了比现有工作更加高效、通用的密钥恢复算法,优化了AES的密钥扩展的安全性评测结果。提出了改进的防御方法。我们积极探索前沿侧信道分析技术,提出了盲目故障攻击的新的密钥恢复方法、提出了AES结构的密钥分析改进,侧信道攻击的后处理新技术 ,提出了针对AES的微处理器实现的密钥恢复方法。研究成果涵盖故障攻击、能量攻击、侧信道防护等多个领域。 本项目旨在为芯片安全性测评机构提供高效的分析技术和理论依据,为工业界设计更安全的侧信道防御对策奠定良好的基础,并力争为国家商用,民用密码芯片提供有力的安全保障。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(0)
Another Security Evaluation of SPA Countermeasures for AES Key Expansion in IoT Devices
物联网设备中 AES 密钥扩展 SPA 对策的另一项安全评估
  • DOI:
    10.6688/jise.2017.33.4.15
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Information Science and Engineering
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    Li Yang;Chen MeiTing;Wang Jian
  • 通讯作者:
    Wang Jian
Towards Optimized DFA Attacks on AES under Multibyte Random Fault Model
多字节随机故障模型下 AES 的优化 DFA 攻击
  • DOI:
    10.1155/2018/2870475
  • 发表时间:
    2018-08
  • 期刊:
    Security and Communication Networks
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Ruyan;Meng Xiaohan;Li Yang;Wang Jian
  • 通讯作者:
    Wang Jian
A new key rank estimation method to investigate dependent key lists of side channel attacks
一种新的密钥等级估计方法来研究侧信道攻击的相关密钥列表
  • DOI:
    10.1109/asianhost.2017.8353989
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    2017 Asian Hardware Oriented Security and Trust Symposium (AsianHOST)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shuang Wang;Yang Li;Jian Wang
  • 通讯作者:
    Jian Wang
Comprehensive Evaluation on an ID-Based Side-Channel Authentication with FPGA-Based AES
使用基于 FPGA 的 AES 对基于 ID 的侧通道身份验证进行综合评估
  • DOI:
    10.3390/app8101898
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    APPLIED SCIENCES-BASEL
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Li, Yang;Kasuya, Momoka;Sakiyama, Kazuo
  • 通讯作者:
    Sakiyama, Kazuo
Reduction in the Number of Fault Injections for Blind Fault Attack on SPN Block Ciphers
减少 SPN 分组密码盲故障攻击的故障注入次数
  • DOI:
    10.1145/3014583
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    ACM Transactions on Embedded Computing Systems
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Li Yang;Chen Mengting;Liu Zhe;Wang Jian
  • 通讯作者:
    Wang Jian

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    史振雨

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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