發(fā)布時間：2020-06-15 23:43

【摘要】：通信技術(shù)隨著人類對高效快捷傳輸信息的追求不斷發(fā)展,保護(hù)海量信息的傳輸安全始終是重中之重,體現(xiàn)在加密技術(shù)的不斷發(fā)展上。加密技術(shù)從早期的古典密碼逐步發(fā)展為基于單向陷門函數(shù)公鑰加密技術(shù)。目前主流的RSA、ECC公鑰密碼體制基于困難的數(shù)學(xué)問題,被廣泛應(yīng)用于信息安全領(lǐng)域。但隨著量子計算的發(fā)展,存在被破解的風(fēng)險。Ring-LWE是格上困難問題,基于該難題的公鑰密碼體制憑借著電路實現(xiàn)簡單、抗量子攻擊等特性,是后量子時代密碼學(xué)的研究熱點。作為Ring-LWE公鑰密碼體制的核心模塊,高斯采樣器提供密鑰生成和加密環(huán)節(jié)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持,本文對其進(jìn)行研究和電路實現(xiàn)。針對節(jié)約硬件資源的設(shè)計目標(biāo)和8bit隨機(jī)數(shù)輸入的限制,開展高效高斯采樣器的研究。利用離散高斯分布的對稱性和分布積累函數(shù)值的特性,對CDT反演采樣法進(jìn)行優(yōu)化,節(jié)約65.9%的存儲資源。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了可抵抗時間分析攻擊的采樣電路。測試和分析結(jié)果表明,電路在資源開銷、性能、安全性等方面顯示出了優(yōu)越性。針對高斯采樣器功耗攻擊安全性問題,開展抗功耗攻擊的研究和電路設(shè)計。提出了選擇輸入功耗分析攻擊方案,能夠?qū)κ褂没诙直容^搜索的CDT反演采樣法的電路進(jìn)行有效攻擊。對電路運行時產(chǎn)生功耗特性的具體原因進(jìn)行分析,確定了掩蓋功耗特性出現(xiàn)時刻的防御手段。在此基礎(chǔ)上設(shè)計的采樣電路,通過利用功耗信息掩蓋模塊中存儲器被隨機(jī)讀取所產(chǎn)生的功耗掩蓋原有的功耗信息。電路共消耗406個LUT和123個FF,占用了122個SLICE,每8個時鐘周期產(chǎn)生一個采樣結(jié)果。測試和分析結(jié)果表明,所設(shè)計的電路能有效抵御選擇輸入功耗分析攻擊。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN918.4
【圖文】：

圖 3-3 高斯采樣器功能仿真圖 3-4 采樣結(jié)果為了驗證采樣器抗時間分析的特性，將電路在型號為 xc3s200a 的 XilinxFPGA 測試板上進(jìn)行硬件實現(xiàn)，時鐘頻率為 3.125MHz。為了減小噪聲對測試帶來的干擾，使用一個穩(wěn)壓電源對其進(jìn)行供電。一個阻值很小且固定的采樣電阻 R連接在測試板的電源端口與 FPGA 供電引腳之間，根據(jù)電路原理，電阻 R 兩端

采樣結(jié)果

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本文編號：2715169