15、密码学中的错误检测与电路设计：DeKaRT与SPN的创新应用

密码学中的错误检测与电路设计：DeKaRT与SPN的创新应用

1. 引言

在当今数字化时代，密码学在保障信息安全方面起着至关重要的作用。然而，随着技术的发展，针对密码设备的攻击手段也日益复杂。传统的密码分析技术主要基于严谨的数学方法，如差分密码分析和线性密码分析，但这些方法往往忽略了算法实现过程中可能存在的弱点。硬件和软件实现的密码算法会通过侧信道泄露信息，如操作时间、功耗、电磁辐射以及故意注入故障导致的错误计算等。这些侧信道信息与传统密码分析技术相结合，可能会导致密钥泄露和密码系统的破解。因此，研究有效的错误检测和防护机制对于保障密码设备的安全性至关重要。

2. DeKaRT方法：构建密钥相关可逆逻辑电路

DeKaRT方法为构建密钥相关的可逆逻辑电路提供了一种新的范式。这种方法不仅适用于数据加扰函数，还可用于构建新型的面向硬件的分组密码以及所需的密钥扩展算法。

在掩码处理方面，通过使用两个额外的异或门，可以将数据转换为r⊕r0的形式，且不会增加掩码DeKaRT块的深度，其深度仍保持为7个多路复用器。对于掩码轮密钥的生成，由于其掩码与数据使用的掩码相互独立，因此相对容易实现。具体而言，可以为整个数据块使用一个掩码位，为每个轮密钥使用一个独立的掩码位。在每一轮之后，每个中间密文位将由相同的掩码位进行掩码，并且该掩码位会根据轮密钥掩码位的不同而在每一轮中发生变化。掩码轮密钥可以通过相应的掩码DeKaRT网络类似地获得。

此外，通过逻辑门级的掩码技术，基于DeKaRT方法设计的硬件可以有效地抵御功耗分析攻击。

3. 基于奇偶校验的并发错误检测（CED）：应对SPN对称分组密码的攻击

3.1 故障攻