基于亚稳态的QDI逻辑随机路径切换方法研究

doi:10.3969/j.issn.0372-2112.2012.10.016

电子学报 ›› 2012, Vol. 40 ›› Issue (10): 1996-2001.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2012.10.016

基于亚稳态的QDI逻辑随机路径切换方法研究

欧庆于^1,2, 张焕国¹, 吴晓平², 李凤华³, 罗芳²

1. 武汉大学计算机学院, 湖北武汉, 430072;
2. 海军工程大学信息安全系, 湖北武汉 430033;
3. 中国科学院信息工程研究所, 北京 100093

收稿日期:2011-06-08 修回日期:2011-12-13 出版日期:2012-10-25
- 作者简介:
- 欧庆于 男,1978年生于江西靖安,现为武汉大学计算机学院博士生,海军工程大学信息安全系讲师,主要研究领域为异步电路设计、旁路攻击防御. E-mail:ouqingyv@sina.com 张焕国 男,1945 年生于河北,武汉大学计算机学院教授、博士生导师,主要研究领域为密码学与信息安全理论与技术. E-mail:liss@whu.edu.cn 吴晓平 男,1961年5月生于山西新绛.海军工程大学信息安全系主任、教授、博士生导师.主要研究领域为信息安全、系统决策. E-mail:wxp8@souhu.com.cn 李凤华 男,1966年3月出生于湖北省浠水县,中国科学院信息工程研究所研究员、博士、博士生导师,主要研究领域为网络安全与可信计算. E-mail:lfh@besti.edu.cn 罗芳 女,1983年2月出生于江西吉安,海军工程大学信息安全系讲师,主要研究领域为流密码、密码安全性分析.
- 基金资助:
- 国家自然科学基金 (No.91018008); 教育部重点项目 (No.209156); 北京市自然科学基金 (No.4102056)

The Research on QDI Random Path Swapping Based on the Metastability

OU Qing-yu^1,2, ZHANG Huan-guo¹, WU Xiao-ping², LI Feng-hua3³, LUO Fang²

1. School of Computer Science, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China;
2. Depart.of Information Security, Naval University of Engineering, Wuhan, Hubei 430033, China;
3. Institute of Information Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China

Received:2011-06-08 Revised:2011-12-13 Online:2012-10-25 Published:2012-10-25
- Supported by:
- National Natural Science Foundation of China (No.91018008); Key Program of Ministry of Education of China (No.209156); Natural Science Foundation of Beijing Municipality, China (No.4102056)

摘要/Abstract

摘要： 基于QDI异步逻辑与四相双轨协议相结合时数据路径平衡的特性,能够实现双轨编码输入点的随机切换,从而达到各数据路径的平均功耗平衡,消除数据与功耗之间关联的目的.然而,现有的利用多路复用器实现数据路径随机切换的方法存在抗攻击弱点,削弱了系统的抗能量分析攻击能力.为此,我们提出了基于亚稳态的QDI随机路径切换方法:采用两级切换结构,利用亚稳态发生器和亚稳态滤波器,实现数据路径组和数据路径的随机切换.仿真结果表明,基于亚稳态的QDI随机路径切换方法具有良好的功耗平衡特性,能够很好的抵消由于寄生电容和负载电容差异造成的旁路信息泄露,从而极大地提高系统的安全性.

关键词: 能量分析攻击, QDI逻辑, 亚稳态, 随机路径切换

Abstract: Based on the balance characteristic of the data-path when combining QDI asynchronous logic and the four-phase protocol with dual-rail encoding,the random swapping of the data-path rail can be implemented,so the balance of the average power for every data-path can be implemented,and the correlation between the data and the power can also be eliminated.But because of using the multiplexer for the random swapping,the current method will induce the system's ability of against power analysis attack to be weakened.So the method of QDI random data-path swapping,which is based on the metastability is put forward.By adopting the two-level swapping structure,the metastability generator and metastability filter,the random swapping between the data-path group and the data-path can be implemented.Simulation results show that,the method has the characteristic of preferable power balance,and the leakage of the side-channel information brought by the differences of the parasitic capacitor and the load capacitor,can also be counteracted.

Key words: power analysis attack, QDI logic, metastability, random path swapping

中图分类号:

TP309.1

欧庆于, 张焕国, 吴晓平, 李凤华, 罗芳. 基于亚稳态的QDI逻辑随机路径切换方法研究[J]. 电子学报, 2012, 40(10): 1996-2001.

OU Qing-yu, ZHANG Huan-guo, WU Xiao-ping, LI Feng-hua, LUO Fang. The Research on QDI Random Path Swapping Based on the Metastability[J]. Acta Electronica Sinica, 2012, 40(10): 1996-2001.

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基于亚稳态的QDI逻辑随机路径切换方法研究

The Research on QDI Random Path Swapping Based on the Metastability

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