[发明专利]一种全自动侧信道攻击电磁泄露信号采集系统

说明书

本发明公开一种全自动侧信道攻击电磁泄露信号采集系统，包括：上位机、加密硬件设备、信号放大器、电磁探头、直流电源和示波器；所述上位机连接所述加密硬件设备和示波器，所述放大器连接所述电磁探头、直流电源和示波器；其中，所述加密硬件设备用于运行加密算法以及与所述上位机进行数据交互；所述信号放大器用于对所述电磁探头采集到的泄漏信号进行放大；所述直流电源用于给所述放大器供电；所述示波器用于接收并显示电磁泄漏信号。采用本发明的技术方案，具有操作简单，工作效率高，存储精度高等优点，而且泄露信号保存速度快而且不会出现明密文和泄露波形对应不上的情况。

技术领域

本发明属于信号采集技术领域，尤其涉及一种全自动侧信道攻击电磁泄露信号采集系统。

背景技术

侧信道分析作为密码分析学的新研究方向，与传统的密码攻击方法相比，简化了分析的复杂度，提高了攻击的效率，并且防御的难度较大。虽然近些年来针对侧信道分析采取了一些新的防御措施，但是关于侧信道分析的新方法仍然不断涌现，侧信道分析仍是目前最有效的攻击方法之一。

在侧信道分析中，加密算法一般运行在FPGA或者单片机上。以FPGA为例，FPGA密码芯片本质是由大量CMOS门电路构成具有一定功能的器件，当芯片处于工作状态，数据的更新和加密的执行都会使芯片中的相关信号逻辑状态发生改变。从芯片微观工艺角度看，逻辑状态的改变反映的是CMOS门电路输入输出电压的改变,进而引起电路中产生电流的流动。据麦克斯韦方程组可知，变化的电流可产生磁场，变化的磁场可产生电流。由此可知，当芯片在工作状态下不可避免的产生电磁场。这种由于电流变化而无意产生电磁泄漏辐射，其部分存在与密钥或其中间状态相关的信息，攻击者可利用电磁辐射的额外信息量，破解加密算法的密钥。

在侧信道攻击的过程中，往往需要保存大量加密过程中产生的硬件电磁泄漏数据、功耗泄漏数据、明文、密钥和密文等数据，通常需要包括加密硬件芯片(单片机、FPGA等)、个人计算机、电磁探头、通信设备、供电设备、电磁接收设备、电磁采集存储等大量设备。传统的侧信道信息保存操作复杂，而且通常采用手动模式，耗费大量的人力以及时间，不但数据容易丢失，造成泄露数据与加密的明密文无法对应，导致采集的泄露数据无法使用，而且由于采集速度较慢，大批量的数据采集需要较长的时间，而长时间的数据采集可能会引起周围电磁环境的变化，增加了噪声干扰，为进一步的信号分析增加了难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种全自动侧信道攻击电磁泄露信号采集系统，具有操作简单，工作效率高，存储精度高等优点，而且泄露信号保存速度快而且不会出现明密文和泄露波形对应不上的情况。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种全自动侧信道攻击电磁泄露信号采集系统，包括：上位机、加密硬件设备、信号放大器、电磁探头、直流电源和示波器；所述上位机连接所述加密硬件设备和示波器，所述放大器连接所述电磁探头、直流电源和示波器；其中，所述加密硬件设备用于运行加密算法以及与所述上位机进行数据交互；所述信号放大器用于对所述电磁探头采集到的泄漏信号进行放大；所述直流电源用于给所述放大器供电；所述示波器用于接收并显示电磁泄漏信号。

作为优选，所述上位机与所述加密硬件设备通过USB协议进行数据传输。

作为优选，所述上位机与所述加密硬件设备通过UART协议进行数据传输。

作为优选，所述上位机与所述示波器通过光纤进行连接，并且在局域网内进行数据传输。

作为优选，所述加密算法为AES-128算法。

作为优选，所述上位机与所述加密硬件设备数据传输中参数设置包括：通信端口和加密次数的设定、通信协议、以及明文和密钥的选择。