侧信道分析理论与技术是密码工程学的重要知识点与科研方向,未来具有广阔的应用前景,目前高校、研究所、以及相关企事业单位对该研究领域广泛关注。然而在教学或科研过程中,用户面临的主要问题有:缺乏采集设备,示波器和探头较难选型;缺乏被分析设备,以及采集被分析设备侧信息的渠道;缺乏实验评估,对自主科研成果无法用实验衡量其效率或横向对比。
侧信道分析教学科研的技术壁垒
侧信道分析教学科研实验套件由北京数缘科技有限公司自主研发于2016年,型号为MMSCASet-03。套件分别选用8051单片机、简单/高级能量分析仪、PicoScope高性能数字示波器作为目标设备、采集接口和采集设备,可配合侧信道分析教学科研实验软件实现计时分析、能量分析、电磁分析等多种侧信道分析实验。其硬件设备轻便,软件代码开源,用户操作简单,在教学演示、科学研究、芯片安全性测评等领域有广泛应用。该套件的主要部件有:
● 简单能量分析仪1台,型号MMSCA-301
● 高级能量分析仪1台,型号MMSCA-302
● 示波器1台,型号PicoScope 3403D
● 侧信道分析教学科研实验软件及其源码1套,型号MMSCA-311
● 电磁探头1个
● 探头线4根
● 低通滤波器1个
● 配套教学资料1套
● 其它配件若干
侧信道分析教学科研实验套件实物照片
轻松便携的实验箱
侧信道分析教学科研实验套件的核心部件为由8051单片机构成的简单能量分析仪、高级能量分析仪和PicoScope 3403D示波器,其主要指标如下:
● 支持侧信道:计时分析、能量分析、电磁分析
● 支持10种以上教学案例
● 示波器采样率:1GSa/s
● 示波器带宽:50MHz
● 示波器通道数:4
● 示波器存储深度:64MS
● 单片机晶振:12MHz
● 单片机RAM/ROM:512Byte/8Kbyte
侧信道分析教学科研实验软件可一键驱动单片机进行加密,同时控制示波器进行采波。软件内置多种侧信道分析算法以及密码算法,支持丰富的侧信道教学实验演示和密码算法功能教学:
● DES、RSA、ECC算法的简单能量分析
● AES算法的差分能量分析
● AES算法的相关能量分析
● AES算法的模板攻击
● AES算法的碰撞攻击
● ZUC算法的相关能量分析
● 口令系统的计时分析
● DES、AES、RSA、ECC密码算法的电磁分析
● RSA算法的故障分析(仿真)
● 实际条件下使用IO信号做触发的AES相关能量分析
● 针对带掩码防护对策的AES算法的二阶能量分析
● 针对带随机延时防护对策的AES算法的相关能量分析
● 针对未知S盒的AES算法的碰撞攻击
● DES、AES、RSA算法功能教学
侧信道分析教学科研实验套件装备齐全、内容丰富、操作简单、使用便携,其主要特点可归纳为下列几点:
● 教学案例丰富。该实验套件从时间、能量、电磁、故障等4类信道开展教学,共包含7个经典能量分析教学案例、3个其它信道的教学案例、针对3种防护对策的高级侧信道分析案例、以及3个经典密码算法的入门教学案例。这些案例涵盖了侧信道分析入门的全部知识点,用户能够通过理论结合实践的学习,充分掌握侧信道分析的方法原理。
● 实验教材完备。对于每一个教学实验,都配有相应的实验说明书,包括详细的实验原理、实验步骤以及实验结果分析。用户可以通过阅读实验指导书深入理解实验原理,并且更好地解读实验结果。套件还提供了教学示例幻灯片,为用户提供授课或学习素材。
● 实验一键完成。本套件上手十分容易,按照说明书连接好设备后,用户不需要再参考任何资料,直接打开侧信道分析教学科研实验软件,根据软件提示依次点击功能按键,即可完成全部采波和分析实验。用户可以结合实验现象和结果,再入手学习侧信道分析,其效果必然事半功倍。
● 代码完全开源。侧信道分析教学科研实验软件及单片机代码开源,用户可以从带有注释的源码中直接掌握用侧信道分析模型来恢复密钥的原理,并可直接修改代码以验证自己的新方法。侧信道分析教学科研实验软件源码包括生成明文密钥、发送明文密钥、波形采集以及各种分析方法等模块,单片机源码涵盖所有实验对应的密码算法。
● 应用场景广泛。套件集成了目标设备、采集接口、示波器、电磁探头、低通滤波器、配套软件等侧信道分析必备组件,能够全面涵盖侧信道分析教学、科研、竞赛、演示、培训、靶场等应用场景。
● 出行一提带走。套件的全部设备和配件均集成到一个手提箱中,总重量约3kg,极大方便了用户携带套件外出授课或交流。手提箱为丹麦原装进口实验箱,结实、轻便。
● 终生咨询服务。套件研发的技术人员为国内从事侧信道分析领域的一线研究人员。用户遇到问题时,可通过微信与套件研发技术人员直接进行交流,避免了国外设备的用户在寻求咨询服务过程中的语言障碍和地域障碍。
功能强大的采波及分析界面
简单能量分析结果示例
开源的代码更有助于功能扩展和原理学习