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第1章 绪论1

1.1密码学基础2

1.1.1密码编码学2

1.1.2传统密码分析学5

1.2密码旁路分析概述8

1.2.1发展历程9

1.2.2基本原理12

1.2.3发展动因13

1.2.4方法分类15

1.2.5威胁分析16

1.2.6研究热点18

1.3本书的章节安排19

第2章 数学基础21

2.1代数学21

2.1.1数论21

2.1.2代数22

2.2信息论25

2.2.1信息和熵25

2.2.2互信息26

2.3计算复杂性27

2.3.1算法与问题27

2.3.2算法的计算复杂性28

2.3.3问题的计算复杂性28

2.4概率论29

2.4.1事件与概率29

2.4.2期望与方差30

2.4.3概率分布31

2.4.4中心极限定理32

2.5数理统计32

2.5.1参数估计32

2.5.2假设检验33

2.6注记与补充阅读34

第3章 旁路泄露与旁路分析建模35

3.1密码算法设计与实现35

3.1.1密码设计35

3.1.2密码实现37

3.2旁路泄露40

3.2.1泄露特性40

3.2.2泄露分类41

3.2.3泄露模型42

3.3泄露分析策略43

3.4旁路分析建模44

3.4.1术语与定义44

3.4.2分析框架46

3.4.3分析模型47

3.4.4评估模型49

3.5注记与补充阅读51

第4章 计时分析52

4.1时间泄露52

4.1.1泄露来源52

4.1.2采集方法53

4.1.3预处理方法55

4.2计时分析原理55

4.3模幂运算计时分析56

4.3.1模幂运算时间差异56

4.3.2计时信息分析方法58

4.3.3 RSA计时攻击实例66

4.4乘法运算计时分析71

4.4.1乘法运算时间差异71

4.4.3 AES计时攻击实例71

4.5注记与补充阅读74

第5章 功耗/电磁分析76

5.1功耗/电磁泄露77

5.1.1泄露机理77

5.1.2泄露采集81

5.1.3泄露模型83

5.1.4统计特性85

5.2旁路信号预处理方法87

5.2.1信号对齐方法87

5.2.2有效点选取方法89

5.3基于功耗/电磁旁路信号的密钥恢复问题描述93

5.4简单分析93

5.4.1简单功耗分析方法93

5.4.2 RSA简单分析攻击实例94

5.5相关性分析95

5.5.1相关性分析方法96

5.5.2相关性系数计算方法97

5.5.3 DES相关性分析攻击实例98

5.6模板分析101

5.6.1模板分析方法101

5.6.2常用判别分析方法103

5.6.3 RC4模板分析攻击实例105

5.7注记与补充阅读109

第6章 Cache分析111

6.1 Cache访问泄露112

6.1.1 Cache工作原理112

6.1.2 Cache命中与失效113

6.1.3命中与失效泄露分析115

6.1.4 Cache命中与失效采集117

6.2时序驱动Cache分析119

6.2.1基本原理119

6.2.2 Cache碰撞计时分析方法119

6.2.3 Cache计时模板分析方法120

6.2.4 AES时序驱动攻击实例125

6.3访问驱动Cache分析138

6.3.1基本原理138

6.3.2查找表在Cache中分布分析139

6.3.3查找表在Cache中地址定位方法141

6.3.4 Cache访问地址分析方法142

6.3.5 AES访问驱动攻击实例145

6.4踪迹驱动Cache分析151

6.4.1基本原理151

6.4.2基于Cache命中与失效踪迹的分组密码密钥分析方法153

6.4.3基于平方和乘法踪迹的公钥密码幂指数分析方法153

6.4.4 AES踪迹驱动攻击实例157

6.4.5 RSA踪迹驱动攻击实例159

6.5注记与补充阅读162

第7章 差分故障分析164

7.1密码运行故障164

7.1.1故障注入164

7.1.2故障模型167

7.2故障分析原理169

7.3通用的差分故障分析方法170

7.4分组密码差分故障分析方法与攻击实例171

7.4.1按块扩散SPN结构分组密码分析171

7.4.2按位扩散SPN结构分组密码分析176

7.4.3平衡Feistel结构分组密码分析182

7.5公钥密码差分故障分析方法与攻击实例190

7.5.1基于操作步骤故障的RSA密码分析190

7.5.2基于参数故障的RSA密码分析194

7.5.3基于乘法器故障的RSA密码分析197

7.5.4基于符号变换故障的ECC密码分析201

7.6注记与补充阅读204

第8章 代数旁路分析205

8.1基本原理206

8.1.1代数分析206

8.1.2代数旁路分析原理208

8.2多推断代数旁路分析方法209

8.2.1问题提出209

8.2.2符号与定义209

8.2.3多推断代数旁路分析210

8.2.4开销分析211

8.2.5适用性分析211

8.3 AES汉明重量代数功耗攻击实例214

8.3.1汉明重量推断与表示214

8.3.2数据复杂度评估方法215

8.3.3实验结果与分析216

8.4 AES访问驱动代数Cache攻击实例217

8.4.1两种泄露模型217

8.4.2密码访问Cache地址推断与表示218

8.4.3数据复杂度评估方法219

8.44实验结果与分析220

8.5 AES踪迹驱动代数Cache攻击实例220

8.5.1密码Cache访问事件序列推断与表示220

8.5.2数据复杂度评估方法222

8.5.3实验结果与分析223

8.6多种密码代数故障攻击实例224

8.6.1故障方程构建方法225

8.6.2密码攻击实例227

8.6.3其他应用242

8.7注记与补充阅读247

第9章 旁路立方体分析248

9.1基本原理249

9.1.1立方体分析249

9.1.2旁路立方体分析250

9.2扩展的旁路立方体分析方法252

9.2.1非线性旁路立方体分析252

9.2.2分而治之旁路立方体分析253

9.2.3迭代旁路立方体分析254

9.2.4黑盒旁路立方体分析254

9.3密码旁路立方体攻击实例255

9.3.1单比特泄露模型分析255

9.3.2汉明重量泄露模型分析262

9.3.3汉明重量泄露模型攻击实验268

9.4注记与补充阅读277

附录278

附录A RSA公钥密码算法设计278

附录B ECC公钥密码算法设计279

附录C AES分组密码算法设计280

附录D DES分组密码算法设计280

附录E Camellia分组密码算法设计282

附录F PRESENT分组密码算法设计282

附录G EPCBC分组密码算法设计283

附录H LED分组密码算法设计283

附录I Piccolo分组密码算法设计284

附录J GOST分组密码算法设计284

附录K RC4序列密码算法设计285

附录L Helix序列密码算法设计286

参考文献289

索引311