9、深入理解侧信道分析测量设置与微架构对侧信道泄漏的影响

深入理解侧信道分析测量设置与微架构对侧信道泄漏的影响

1. 侧信道分析测量设置评估

在侧信道分析（SCA）测量设置中，参数的选择对评估实现的物理安全性至关重要。研究聚焦于四个主要参数：探测方法、时钟频率、电源电压和采样率。通过对AES - 128分组密码的嵌入式软件和硬件FPGA实现进行实验，每个被测设备（DUT）进行了108次实验，并使用单变量和多变量评估指标（信噪比SNR和功率指数PI）进行分析。

研究发现，参数选择不当会导致显著的损失，并可能严重高估实现的安全级别。以下是相关参数的简单说明：
| 参数 | 说明 |
| ---- | ---- |
| 探测方法 | 不同的探测方法可能会引入不同程度的噪声和干扰，影响测量结果的准确性。 |
| 时钟频率 | 过高或过低的时钟频率可能会改变设备的功耗特性，从而影响侧信道信息的泄漏。 |
| 电源电压 | 电源电压的波动可能会导致设备的功耗不稳定，进而影响侧信道分析的结果。 |
| 采样率 | 采样率过低可能会丢失重要的侧信道信息，过高则会增加数据处理的负担。 |

2. 微架构对侧信道泄漏的影响研究背景

随着密码学的发展，小型嵌入式设备（如物联网设备）实现了机密性、安全性和完整性等功能。然而，算法实现的平台对最终产品的安全性起着重要作用。侧信道攻击利用系统物理特征的变化来获取敏感数据。

对于嵌入式系统开发者来说，在选择微控制器时，即使是具有相同指令集架构（ISA）的设备，由于微架构的不同，其侧信道泄漏情况也可能存在差异。微架构是ISA的具体硬件实现，通常是制造商的商业机密，细节一般不公开。

研究问题聚焦于：在