Page 426 - 《软件学报》2026年第2期

魏淙洺 等: 私有算法密码芯片非入侵式攻击检测框架 905

表 2 待测私有算法密码芯片

指标 芯片A 芯片B 芯片C 芯片D 芯片E 芯片F 芯片G
算法类型 公钥密码 公钥密码 分组密码 公钥密码 公钥密码 公钥密码 分组密码
明密文长度 (比特) 1 024 1 024 128 1 024 1 024 1 024 32
密钥长度 (比特) 1 024 1 024 128 1 024 1 024 1 024 64
是否带防护 否 否 － 是 是 是 －

3.1 私有算法密码芯片的简单能量分析测评

本节使用视觉观察和交叉关联的方法, 分别对公钥密码算法芯片 A、芯片 B 和分组密码算法芯片 C 开展黑
盒条件下简单能量分析测评应用实验.
3.1.1 私有公钥密码的简单能量分析测评
芯片 A 是一款公钥密码算法智能卡芯片, 算法实现了对 1 024 比特的密文进行解密, 并返回 1 024 比特的明文
结果, 所使用的 1 024 比特的私钥支持更改. 对于芯片 A 算法中解密过程的具体实现, 该厂商未透露任何信息. 我
们使用图 10 所示的接触式智能卡采波平台获取芯片 A 运行过程中产生的能量信息, 进行芯片的简单能量分析测
评实验.

图 10 接触式智能卡采波平台

首先, 我们采集芯片 A 执行解密算法的能量波形. 设置私钥为:
d= 0x00DB3717BDBCF6191AC1DE815CB60F6FD2DAC9D8B724039887BB8C02EBF0E56E6D27453FA4954C80
7C7F34EB60D2E54FFB28B6360847E65B68671D0953AE45C0EB7D257BFFDB6A21F04418BA48AF793D93BA4D
DCD3DA5344521526A3F18A9066E5E5E4C1514AA693A71C4AD5C7AA1F54B0E7CD3E744F8EA446D564E3CC2BE55D.
以 12.5 MSa/s (MSa/s 表示百万样本每秒, 用于描述数字示波器或数据采集系统的采样率) 采样率采集得到的
单条波形如图 11 所示, 该波形有 8 000 000 个采样点.

8 *100 mV Trace
7
6
5
4
3
2
1
0
−1
−2
−3 *10 ms
−4
10 20 30 40 50 60
图 11 芯片 A 单条能量波形

观察可知, 在波形的 80–580 ms 区间内, 芯片执行算法消耗能量较高, 我们选取 100–120 ms 波形区间放大查
看, 如图 12 所示. 以尖峰作为波形段切分点, 在 80–580 ms 区间内共计 1 547 个波形段, 而在私钥 d 的 1 024 比特