16、侧信道分析在中间加法中的应用

侧信道分析在中间加法中的应用

1. 引言

侧信道分析（SCA）是现代密码学中一个重要的研究领域，尤其在嵌入式系统和物联网设备中，侧信道攻击（SCA）对安全性的威胁日益增大。侧信道攻击利用设备在执行密码运算时的物理特征，如功耗、电磁辐射等，来推测密钥信息。本篇文章将探讨如何利用侧信道分析技术针对基于多项式的MAC方案中的加法操作进行攻击，并展示这种攻击方法的具体实现和技术细节。

2. 攻击多项式MAC方案

基于多项式的MAC方案（如Poly1305）在现代密码学中广泛应用。这些方案通过多项式函数对消息进行处理，生成一个短的消息认证码（MAC），用于验证消息的完整性和真实性。然而，这些方案在实现过程中可能存在侧信道漏洞，使得攻击者能够通过侧信道分析恢复哈希密钥。

2.1 攻击原理

攻击者利用侧信道分析技术，如功耗分析或电磁辐射分析，来恢复哈希密钥。具体来说，攻击者可以捕捉到设备在执行加法操作时的功耗或电磁辐射变化，进而推测出加法操作的输入和输出。由于这些MAC方案中加法的一个输出或输入是已知的，攻击者可以有效地估计加法的未知操作数，通过多项式分解用估计的候选值来恢复哈希密钥。

2.2 攻击步骤

1. 数据采集 ：攻击者首先需要收集大量的功耗或电磁辐射数据，这些数据应在设备执行加法操作时进行采集。
2. 数据分析 ：使用统计分析工具（如t-检验、相关功耗分析（CPA）等）对采集到的数据进行分析，找出与加法操作相关的特征。
3. 猜测未知操作数