运用频域辅助分析的AES算法相关功耗攻击

在多数功耗分析攻击中,密码设备总功耗并不完全与敏感信息相关.针对这一问题,提出一种借助频域辅助分析提高AES算法的相关功耗攻击效率的方法.该方法首先执行相关功耗频域分析(Correlation Power Frequency Analysis,CPFA),其结果被用来计算有效功耗信息频带,继而确定合适的滤波器截止频率,以最大限度地去除与敏感信息不相关的噪声.通过在STC90C58AD微控制器上,采集相同密钥随机明文的AES算法功耗曲线,对比使用原始、低通滤波后和高通滤波后的功耗曲线执行相关功耗分析攻击的效率.实验结果显示,使用低通滤波后的功耗曲线所执行的攻击效率最高,验证了新方法的有效性.     

椭圆曲线密码ML算法电路实现的功耗攻击

针对有限域GF(2'163)上椭圆曲线密码(ECC)的ML算法电路.实现了一种简单有效的差分功耗分析(DPA)方法.该方法结合单密钥多数据攻击,按密钥比特对功耗轨迹分段差分运算.基于功耗仿真的实验结果表明:仅对单条功耗曲线进行差分分析就能够以极短的时间恢复出密钥比特,从而证明ECC的ML算法实现只具备抗时间攻击和抗简单功耗分析攻击效果,却不能对抗DPA攻击.     

基于CNN超混沌的视频加密新算法

针对视频数据实时性高,数据量大等特点,提出了一种基于细胞神经网络的视频加密新算法.该算法以五维CNN作为密钥源,根据明文视频帧的尺寸和明文视频帧本身来选择加密密钥,依据扩散思想,对视频进行加密处理.该算法加/解密速度快,可对任何格式的视频数据实现保密通信,具备通用性,且密钥敏感性和明文敏感性强,密钥空间大,可有效抵抗穷举攻击、统计分析攻击、已知明文攻击、选择明文攻击和密文攻击,安全性更高,具有一定的实用价值.     

密码算法芯片抗功耗攻击能力量化模型研究

提出了一种密码算法部件功耗信噪比模型,对模型进行了形式化证明,并在DES密码算法部件上进行了实验验证.理论和实验证明了该模型的有效性,通过该模型可以量化评估密码算法的抗功耗攻击能力.相比其他同类模型,此模型更简化,计算性能更高,同时对信噪比模型进行了相关拓展,可以扩展到功耗攻击的输入明文样本数来量化评估密码算法部件的抗功耗攻击能力.     

基于混沌序列流密码系统

本文对密码技术和混沌作了基本介绍。试图利用符号动力系统来产生混沌序列作为密钥流，构成混沌序列流密码系统。     

一个基于混沌的分组密码算法的分析

"基于混沌的分组密码置换网络的设计"一文提出的一个分组密码算法在已知明文攻击和唯密文攻击下都是很容易被破译的,而且在知道加密变换的条件下,很容易利用分割攻击方法求出该分组密码的密钥。此外,基于Logistic映射的混沌序列的相邻值之间的相互制约性,以及该混沌序列的前若干值对初值的低位比特不敏感。     

时空混沌自同步流密码系统的选择密文攻击

密码系统是否保密在于它能否抵御所有已知的攻击方法,如果利用所有的攻击方法获取系统密钥所花的代价都不比穷尽搜索攻击方法所花的代价低,而实际的计算资源和可用来计算的时间又不可能承受穷索密钥的任务,那么这个密码系统是实际保密的.我们用分类中最强的选择密文攻击对时空混沌自同步流密码系统进行了分析,结果表明,即使在最弱密钥条件下,选择系统抵抗力最弱的常数密文驱动攻击所花的计算代价仍然远远高于穷尽搜索攻击的代价,因此,本时空混沌密码系统是一个具有实际保密性的密码系统.     

基于iRAM的抗物理内存泄露攻击密码算法轻量化实现

提出一种基于iRAM的轻量安全密码算法实现方案,可以在不影响系统中需要iRAM辅助的正常功能情况下,实现多个密码算法的并发执行。该方案将密码算法实现中的敏感数据限制在单个可加载段中,同时分离该段中的非敏感数据,并通过修改可信应用的加载方式、仅将包含敏感数据的段分配到iRAM空间等方法,尽量减少密码运算对iRAM的占用。在真实设备上实现国内外具有代表性的一系列密码算法,实验结果表明,所有算法的性能开销均小于4.3%,iRAM使用量皆少于4.5 KB,比现有方案节省78%以上,能够支持方案在所有主流平台上部署。     

用于高速网络安全协处理器的抗功耗攻击AES算法引擎设计

为提高密码算法芯片抵抗侧信道攻击,尤其是功耗攻击技术的能力,针对一款用于高速网络安全协处理器中的AES(高级加密标准)算法引擎,采用了软件级数据掩模方法进行了抗功耗攻击的电路设计。该设计中的AES算法引擎的原始模块是一种加解密共用S-box的结构,采用2种完全不同的方法实现了抗功耗攻击电路:一种采用SRAM(static random access memory)方式来实现数据掩盖,另一种基于硬件复制方式。通过产生随机功耗或虚假功耗以掩盖实际功耗与加解密数据运算之间的关系。使用功耗仿真软件PrimePower进行仿真的结果表明,未加保护的电路在1 000条功耗曲线内就可以被攻破,采用了本设计的电路可以抵抗10 000条以上的功耗曲线,可见AES算法引擎的安全性有显著的提高。经FPGA(field programmable gate array)验证,证明本文提出的2种设计均是可行的。     

针对AES加密设备的DPA功耗攻击平台设计

针对目前密码学界旁路攻击平台攻击效率低、通用性差、成本过高的问题,分析AES加密原理,设计了一种差分功耗攻击(DPA)平台.该平台使用XILINX公司的Spartan-6FPGA作为主控芯片,为加密设备提供时钟信号,解决了波形对齐的问题;在FPGA中例化MicroBlaze软核处理器,根据不同加密设备特点编写攻击代码,通用性较好.采取多种隔离措施,将噪声的干扰降到最低,大大提高了攻击效率.实验结果表明:在5min内成功破解了运行在C52和STM32上的AES加密算法.在保证攻击效率的前提下,DPA攻击平台的成本不到500元,并且保留有针对SIM卡和FPGA密码设备的攻击接口,作为下一步实验的硬件平台.     

含参数扰动Liu混沌系统的反步设计自适应控制

针对混沌系统的控制问题,人们已经提出了很多控制方法。但是,大多数文献在混沌系统控制的设计中,未同时考虑系统参数由于内部噪声等未知扰动的影响而在有界范围内波动的情况,这就导致一些研究结果在实际应用中受到许多限制。因此,研究含参数扰动混沌系统的控制问题是当前混沌控制理论和应用的前沿课题之一。文中以含参数扰动的Liu混沌系统为例进行研究,采用反步设计自适应控制方法对该系统进行控制。首先从系统的反步设计控制理论出发,研究了基于反步设计法、Lyapunov稳定性定理及自适应控制系统控制律,讨论了系统满足设计要求的虚拟控制和控制律的时间响应,确定了同步控制器的结构和控制k的取值范围为47.716 0k57.222 2时,控制系统渐近稳定;然后根据所设计的含参数扰动Liu混沌系统的反步自适应控制器,得到了含参数扰动的Liu混沌系统在两种不同的情况下的不同控制器,实现了混沌系统在含有未知扰动下的跟踪及镇定控制。该方法在逆推设计过程中结合了反步设计法、Lyapunov稳定性定理及自适应控制律,使系统状态在每一步都能自适应跟踪并渐近趋近虚拟控制,有效地克服因各种未知扰动而产生的参数波动的情况,最后实现整个系统的渐近稳定。理论推导与数值模拟结果验证了控制器的有效性。     

二次型最优控制器对噪声干扰下混沌系统的控制

将二次型最优控制方法用于混沌控制,根据噪声干扰下的系统方程构造出二次型最优控制器,并将其用于具有量测噪声和输入噪声干扰下的Rossler混沌系统和Lorenz混沌系统的控制．改变控制矩阵,即改变控制器的作用范围,可以将混沌系统稳定到固有的平衡点或者新的平衡点上．仿真结果证实了该方法的有效性．     

Extracting periodic driving signal from chaotic noise

After periodic signals pass through some nonlinear systems, they are usually transformed into noise-like and wide-band chaotic signals. The discrete spectrums of the original periodic signals are often covered by the chaotic spectrums. Recovering the periodic driving signals from the chaotic signals is important not only in theory but also in practical applications. Based on the modeling theory of nonlinear dynamic system, a "polynomial-simple harmonic drive" non-autonomous equation (P-S equation) to approximate the original system is proposed and the approximation error between P-S equation and the original system is obtained. By changing the drive frequency, we obtain the curve of the approximation error vs. drive frequency. Based on the relation between this curve and the spectrums of the original periodic signals, the spectrum of the original driving signal is extracted and the original signal is recovered.     

一种混沌信号噪声的衰减算法

混沌信号的类噪声特性使得对混有噪声的混沌信号处理相对困难.为此,对Farm er算法进行了改进,改进后的Farm er算法是在原Farm er算法的基础上优化结构,简化算法,提高噪声的衰减的有效性.通过对混有噪声的Henon序列进行仿真实验,仿真结果显示,改进后的Farm er算法能够提高噪声衰减的精度,降低与理想Henon序列的绝对误差.     

细纱机振动试验模态分析

某细纱机在工作转速范围内发生了较大的振动,为此用试验模态分析的方法对细纱机框架进行了振动研究。试验采用的是ＴＤ８００机械状态监测软件系统,并应用了裾部影响消除法进行模态参数识别,得到了细纱机的墙板、梁及整个框架的固有频率和振型。结合试验模态分析的结果与整机的振动实验,最终找出了细纱机振动的结构原因,对如何改善细纱机的动力学特性提出了合理的建议。试验结果对细纱机的结构设计具有实际意义。     

低噪声的混沌保密通信电路

基于混沌同步理论 ,设计出低噪声的混沌发射机和接收机电路 ,阐述了实现同步和保密通信的原理 .     

基于混沌优化算法的软硬件划分

针对软硬件协同设计中的关键问题——软硬件划分,提出一种基于混沌优化的划分算法．首先,使用有向无环图对嵌入式系统建模,得到软硬件划分优化系统的目标函数．然后,采用逻辑斯蒂映射产生混沌序列,并将此序列映射到划分系统的模型空间,利用混沌序列的遍历性,将粗搜索和细搜索相结合,分两阶段搜索模型空间目标函数的最优解,有效避免搜索过程陷入局部最小,并且使算法搜索时间大幅度降低．和模拟退火软硬件划分技术对比的实验结果表明,选取适当的算法参数,采用混沌优化算法能够以更快的搜索速度得到更好的软硬件划分结果．     

白噪声混沌神经网络的模拟退火策略

分析了白噪声混沌神经网络模型的动力学特性和对自反馈连接权值的敏感性,研究了退火函数在优化过程中对准确性和计算速度的影响.利用分段模拟退火思想对白噪声混沌神经网络进行改进,使得该网络模型在保证优化算法准确性的基础上,加快了收敛速度,并通过对经典旅行商问题的仿真实验,表明算法具有很强的克服陷入局部极小点的能力,较大程度地改善了原模型的求解组合优化问题的能力,验证了这种分段模拟退火策略的有效性.最后说明了模型参数对改进网络性能的重要性.     

参数控制噪声干扰下的混沌数字通信

提出一种基于调制器的参数控制噪声干扰下的混沌数字通信方法，通过利用一种混沌系统驱动另一种混沌系统产生出理想的输出波形，将这种控制方法用于混沌数字通信控制，根据噪声干扰下的系统方程构造出状态调制器，并将其用于具有量测噪声和输入噪声干扰下的Lorenz混沌系统的控制．改变调制器的作用范围，可以将混沌系统稳定到一定的区域内．仿真结果证实了该方法的有效性．     

Crossover between classical and quantum shot noise in chaotic cavities

The discreteness of charge in units of e led Schottky in 1918 to predict that the electrical current in a vacuum tube fluctuates even if all spurious noise sources are eliminated carefully. This phenomenon is now widely known as shot noise. In recent years, shot noise in mesoscopic conductors, where charge motion is quantum-coherent over distances comparable to the system size, has been studied extensively. In those experiments, charge does not propagate as an isolated entity through free space, as for vacuum tubes, but is part of a degenerate and quantum-coherent Fermi sea of charges. It has been predicted that shot noise in mesoscopic conductors can disappear altogether when the system is tuned to a regime where electron motion becomes classically chaotic. Here we experimentally verify this prediction by using chaotic cavities where the time that electrons dwell inside can be tuned. Shot noise is present for large dwell times, where the electron motion through the cavity is 'smeared' by quantum scattering, and it disappears for short dwell times, when the motion becomes classically deterministic.