[发明专利]基于随机序列干扰和门电路路径约束的电磁信息隐藏方法

说明书

本发明提出了一种基于随机序列干扰和门电路路径约束的电磁信息隐藏方法，用于解决现有技术中存在的小范围探测电磁信息时密码芯片电磁信息泄露严重的技术问题。实现步骤为：利用分频器对输入时钟分频得到f1，通过随机序列发生器获得随时间变化的伪随机数，利用伪随机数对f1进行分频得到频率随机变化的随机序列f2；利用随机序列f2对密码输出管脚附近的电磁信息进行干扰，使密码输出管脚泄露的电磁信息和随机序列的电磁信息相互混叠，无法分离开来；对密码模块电磁信息进行打散，实现对原本集中电磁信息的分散，在小范围内无法探测到密码模块的电磁信息。本发明可用于抗旁路攻击等领域中增强密码的保密性。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及一种基于随机序列干扰和门电路路径约束的电磁信息隐藏方法，可用于抗旁路攻击等领域中增强密码的保密性。

背景技术

人类社会现已经进入信息化时代，人在社会上各种活动都依赖于信息技术，从而使得信息技术设备在人类社会重新得到广泛的帮助。它给人类社会各个领域带来飞速发展的同时，也带来了许多意想不到的问题。密码芯片的保密工作就是其中最为突出的问题之一。

密码芯片是具有密码运算功能的集成电路芯片，它作为信息安全系统的核心部件，其安全性关乎整个信息系统的安全。从前人们普遍认为只要在数学上能够设计出足够强度的密码算法，并且制定一些安全协议就可以较好的防御各种类型的攻击。但旁路攻击理论的出现给芯片安全带来了极大的挑战。攻击者通过对密码芯片运算时所泄露的旁道信息进行收集处理和分析，能够快速高效的破解密码芯片内部的密钥等关键信息。在抗旁路攻击领域中，入侵者通过探测得到电磁信息或者能耗信息并加以分析，将大大减少破解密码的难度。因此将芯片工作时泄露的能耗、电磁信息等信息能隐藏起来在抗旁路攻击领域中有着十分重要的作用。

在现有的电磁信息隐藏的方法中，大多是通过增加时钟串扰信号的方法，加入干扰的电磁信息，使产生干扰的电磁信息和产生密码的电磁信息无法分离。例如申请公告号CN105607687A，名称为“一种抗旁路攻击的时钟串扰实现方法”的专利申请，公开了一种抗旁路攻击的电磁信息隐藏方法。对输入时钟进行相位延迟产生四个相位差为1/4个周期的时钟，以及分领数为2、3、4或者5的动态切换分频时钟，共五个时钟源，通过随机在五个时钟源中选择一路作为时钟输出，同时分频时钟在2到5分频数之间随机选择，每选择一路时钟后，此时钟持续周期数也在16个时钟到31个时钟之间随机选择，最终通过随机选择时钟源，随机每一个时钟源的持续周期产生一个相位和频率随机变换的串扰时钟，旁路攻击对功耗和电磁辐射的测量是以稳定时钟周期为基准的，对于加扰后的时钟，功耗和电磁辐射无法以同一时钟周期作为基准测量，增加旁路攻击的难度。在进行大面积电磁信息测量时，该方法能够将电磁信息隐藏起来，但是用高精度小范围探测装置，经过多次测量后并不能将密码输出管脚和芯片中密码模块工作区域的电磁信息隐藏，导致电磁信息泄露，密码容易被破解。

发明内容

本发明的目的是在于克服上述现有技术存在的不足，提出了一种基于随机序列干扰和门电路路径约束的电磁信息隐藏方法，在密码输出管脚附近增加随机序列干扰和通过门电路路径约束对密码模块电磁信息进行打散，以解决现有技术中存在的小范围探测电磁信息时密码芯片电磁信息泄露严重的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)获取随机序列f2：

(1a)对FPGA的输入时钟进行分频，得到频率为密码模块触发时钟频率n倍的时钟f1，其中n≥20；

(1b)利用设定的移位寄存器对任一非线性函数进行运算，得到伪随机数t，移位寄存器所能得到的最大数值值是2n；

(1c)采用与时钟f1相同的频率对伪随机数t进行更新，得到随时间变化的随机数t’；

(1d)采用随机数t’对时钟f1进行分频，得到输出频率随机的输出序列f2；