[发明专利]一种复杂度可变的任意阶掩码防护方法

摘要

本发明公开了一种复杂度可变的任意阶掩码防护方法，以k’个长度为2^k比特的逻辑函数配置序列S_t和d个k比特输入共享因子x₁,x₂,…,x_d为输入，得到d个k比特输出共享因子y₁,y₂,…,y_d；其中，S_t表示原始加密算法中S盒中第t个输出比特对应的逻辑函数配置序列，1≤t≤k’；输入共享因子满足输出共享因子满足本发明资源开销相对较低，并且资源开销和运行效率可以根据实际应用环境进行调整；可有效对抗任意阶侧信道攻击，安全性高；本发明实用性强，实现简单，可应用于不同的软硬件载体中，可扩展性强。

主权项

1.一种复杂度可变的任意阶掩码防护方法，其特征在于，以k’个长度为2^k比特的逻辑函数配置序列S_t和d个k比特输入共享因子x₁,x₂,…,x_d为输入，得到d个k比特输出共享因子y₁,y₂,…,y_d；其中，S_t表示原始加密算法中S盒中第t个输出比特对应的逻辑函数配置序列，1≤t≤k’；输入共享因子满足输出共享因子满足其具体实现包括以下步骤：步骤1：用整数t作为循环变量，初始值为1；步骤2：将St作为输入进行逻辑函数拆分，得到d个逻辑函数配置序列C1,C2,...,Cd；用整数i,k作为循环变量，初始值均为1；所述逻辑函数拆分，是以原始逻辑函数的配置序列为输入，该配置序列记为C；根据掩码阶数d拆分成d个相同长度的逻辑函数配置序列，其中任意d‑1个配置序列的异或都与原始逻辑函数配置序列独立，全部d个配置序列的异或与C相等；其具体实现包括以下步骤：步骤2.1：生成一个长度为2k比特的整数C1，令C1＝C；用一个整数i作为循环变量，初始值为2；步骤2.2：生成一个长度为2^k比特的变量随机整数r，令C_i＝r；用C₁和C_i的异或代替C₁，即令将循环变量i增加1，即令i＝i+1，若i≤d,重复执行步骤2.2；步骤2.3：输出C1,C2,...,Cd；其中步骤3：将Ck和xi作为输入进行逻辑函数调整，得到逻辑函数配置序列C’k；将循环变量k增加1，即令k＝k+1；若k≤n，重复执行步骤3；所述逻辑函数调整，是以一个2^k比特的逻辑函数配置序列和一个k比特共享因子为输入，该逻辑函数配置序列记为C，该共享因子记为t；根据t调整C中每比特的位置，得到新的逻辑函数配置序列，该逻辑函数配置序列记为C’；满足C’中的任意比特(C’)_u与C中第比特(C)_u⊕t相等，其中0≤u≤2^k‑1；其具体实现包括以下步骤：步骤3.1：生成一个长度为2k比特的整数C’＝0；用整数i作为循环变量，初始值为0；步骤3.2：令C’中的第i比特将循环变量i增加1，即令i＝i+1；若i≤2^k，重复执行步骤3.2；步骤3.3：输出新的逻辑函数配置序列C’；步骤4：将步骤3中得到的d个逻辑函数配置序列C’1,C’2,...,C’d作为输入进行逻辑函数刷新，并替换原有的C1,C2,...,Cd；将循环变量i增加1，即令i＝i+1；若i≤n‑1，重复执行步骤3和步骤4；所述逻辑函数刷新，d个2k比特的逻辑函数配置序列C’1,C’2,...,C’d为算法的输入，输出新的逻辑函数配置序列C1,C2,...,Cd，tmp1,tmp2,...,tmpd‑1表示d‑1个2k比特的随机逻辑函数配置序列；其具体实现包括以下步骤：步骤4.1：生成一个长度为2k比特的整数C1，令C1＝C’1；用整数i作为循环变量，初始值为2；步骤4.2：生成一个长度为2^k比特的随机整数C_i；用C’₁与C_i的异或代替C’₁，即令将循环变量i增加1，即令i＝i+1；若i≤d，重复执行步骤4.2；步骤4.3，输出C1,C2,...,Cd；其中d个输入的异或与d个输出的异或相等，并且每个输出Ci都和对应的输入C’i独立无关，1≤i≤d；步骤5：用整数j作为循环变量，初始值为1；步骤6：令yj的第k个比特等于逻辑函数配置序列Cj中第xd个比特，即令(yj)k＝(Cj)xd；将循环变量j增加1，即令j＝j+1；若j≤k’，重复执行步骤6；步骤7：将循环变量t增加1，即令t＝t+1；若t≤k，重复执行步骤2‑步骤6；步骤8：输出y1,y2,…,yd。