[发明专利]一种抗高阶功耗分析的AES掩码加密方法

摘要

本发明公开了一种抗高阶功耗分析的AES掩码加密方法，属于信息安全技术领域，即抗高阶差分功耗分析的掩码防护方案的设计。本发明采用掩码技术设计防护方案，使AES算法可以抵抗高阶差分功耗分析，主要包括以下步骤：步骤一，基于Ishai‑Sahai‑Wagner可证明安全框架设计生成随机数表达式；步骤二，改进Akkar提出保护AES密码算法的一阶乘法掩码方案存在零值攻击的安全问题，设计保护AES算法的高阶掩码防护方案，利用步骤一生成的随机数，防护AES密码算法能量消耗比较大的S盒非线性运算。本发明设计的具有高安全性和高效性的AES密码算法更加适用于资源有限的嵌入式环境。

主权项

一种抗高阶功耗分析的AES掩码加密方法，其特征在于，设计抗高阶差分功耗分析的掩码防护方案，主要包括如下步骤：步骤1，S盒求逆非线性运算的高阶掩码方案初始化：(1)假设a是需要进行求逆运算的敏感数据，令a＝g(k)，b＝h(k)，g(*)和h(*)为域F2的线性关系，b和k为域的随机数；(2)随机拆分和i∈[0:d]，满足和ai是a的d+1个份额，且每个份额都不等于0；其中，针对a为0时，S盒求逆非线性运算不能抵抗零值攻击的问题，则进行防范零值攻击的处理；步骤2，根据定义1，引入随机数变量值k，推导出公式：其中：定义1为(f映射：)，x表示随机数份额ki，y表示随机数份额kj；步骤3，针对步骤2的公式中ki和kj容易同一时间被攻击者分析功耗信息得到，根据定义2，引入随机变量值v′i,j，推导出公式：其中：定义2为步骤4，针对步骤3中的公式存在四个异或运算和四个域相乘运算，为了提高运算效率，且防护份额ki，由定义3和定义4推导步骤3中的公式得到本发明高阶掩码方案的随机数生成表达式：vj,i=((vi,j⊕w(ki⊕vi,j′⊕kj))⊕w(ki⊕vi,j′)⊕w(kj⊕vi,j′))⊕w(vi,j′)]]>其中：定义3为w(x)＝h(x)·g(x)(w映射:)；定义4为步骤5，本发明高阶掩码方案原理为利用设计的随机数生成表达式，生成(d+1)2‑d‑1个随机数，保护敏感数据a的d+1个份额进行S盒求逆运算。