26、密码学与侧信道分析攻击解读

密码学与侧信道分析攻击解读

1. 密码学相关实现与安全

在密码学领域，对称分组密码的实现方式多样。例如，DES、AES 和 PRESENT 等都有不同的位切片实现方法。对于 DES，可参考 [MPC00, Kwa00] 中的位切片实现；AES 的 64 位架构位切片实现可参考 [KS09]，32 位架构的设计可参考 [SS16]；PRESENT 在 64 位架构下更高效的位切片实现可参考 [BGLP13]，32 位架构的实现可参考 [RAL17]。2020 年还引入了一种名为 Fixslicing 的新方法，用于实现对称分组密码的高效软件恒定时间实现，其主要思路是通过固定特定寄存器内的位不移动，来对密码的多轮进行替代表示。

RSA 的安全性在量子计算时代面临挑战。目前量子计算机只能实现几百个量子比特（经典比特的量子对应物），而破解 RSA 需要数千个量子比特。不过，已经有人提出后量子公钥密码系统来保护量子计算机建成后的通信，如 [HPS98, BS08] 中所提及的。关于 RSA 的实现，可参考 [Koç94]，其中还讨论了如何设计 Garner 算法来解决一般的线性同余方程组。若要更高效地实现扩展欧几里得算法，可参考 [Sti05, Algorithm 5.3]。

数字签名方面，存在基于不同公钥密码系统的其他数字签名方式，更多讨论可参考相关资料。在密钥方面，密钥空间大小至关重要，它由当前的计算能力决定。例如，DES 的 56 位密钥在 1998 年被成功破解。美国国家标准与技术研究院（NIST）为美国政府机构发布了密钥大小的建议，80 位密钥在 2010 年被“淘汰”，2015 年起小于 112 位的密钥被认为不够安全。由于量子计算的出现，美国国家安全局（NSA）自 2015