归一化功耗差(Normalized Energy Deviation,NED)和归一化标准差(Normalized Standard Deviation,NSD)两个指标常被用来衡量电路的防御DPA攻击性能[2],其定义分别为:
其中,E是单个时钟周期内电路的功耗,Emax是不同时钟周期内电路的最大功耗,Emin是不同时钟周期内电路的最小功耗,σE是电路在不同时钟周期内功耗之间的标准方差,是多个时钟周期电路的平均功耗。图7给出了本文所设计的4位移位寄存器与相关文献功耗恒定性能的对比结果。其中PVT(Process Voltage Temperature)为电路制造和工作时可能遇到的工艺角、电压和温度。由图7中数据可知,本文所提出的移位寄存器电路在多种PVT组合下NED均小于2.66%、NSD均小于0.63%,相比于复合寄存器系统4位移位寄存器[10]在NED、NSD分别有效降低92.29%和94.27%,证明其防御差分功耗分析性能显著。
4 结论
DPA攻击由于在实际中简单高效可行,严重威胁到加密系统的安全性。本文通过将主从触发方式和具有功耗恒定特性的SABL电路结合起来,提出一种具有防御差分功耗分析性能的移位寄存器设计方案。采用TSMC 65 nm CMOS工艺,Spectre仿真结果表明该设计具有正确的逻辑功能,在不同PVT组合下NED均低于2.66%、NSD均低于0.63%,能够有效地抵御差分功耗分析。
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