基于多阶段相关功耗分析的SM4-XTS侧信道分析方法

来源：电子与信息学报杂志2024年第11期北京时间：

作者：赵毅强, 闫明凯, 张启智, 高雅, 夏显召, 郭阳, 王耀华, 何家骥

单位：1.天津大学微电子学院 天津 3000722.天津市成像与感知微电子技术重点实验室 天津 3000723.中汽研科技有限公司 深圳 5181184.国防科技大学计算机学院 长沙 410073

摘要：带密文挪用的XEX可调分组密码(XTS)被广泛应用于存储加密中，随着大数据计算与新型侧信道分析方法的提出与应用，XTS加密模式的安全性成为一个值得关注的问题。近年来，已有部分研究针对XTS模式进行了侧信道的分析研究，通过确定部分密钥与调整值tweak，进而缩小密钥检索范围，但并没有实现对XTS模式系统的分析。该文提出一种针对SM4-XTS电路的侧信道分析技术，通过结合传统的相关功耗分析(CPA)与多阶段融合的CPA技术，解决了针对调整值模乘迭代导致的二进制数移位问题，从而实现调整值与密钥的精确提取。为了验证这种分析技术的有效性，在FPGA上实现了SM4-XTS加密模块来模拟实际情况中的加密存储器。实验结果表明，在10000条功耗曲线下，该技术可以成功提取目标加密电路的部分调整值与密钥。

关键词：SM4-XTS, 侧信道分析, 分组密码, 相关功耗分析

基金资助：国家重点研发计划(2021YFB3100903)