32、对称分组密码的侧信道分析攻击

对称分组密码的侧信道分析攻击

1. 侧信道分析攻击示例

在侧信道分析攻击中，我们以对称分组密码为研究对象，通过具体示例来展示攻击过程。首先，使用随机数据集计算每个时间样本的信噪比（SNR），信号由第一个S盒输出的精确值 $v = SB_{PRESENT}(k \oplus p)$ 给出，其中 $k$ 和 $p$ 分别表示第一轮密钥的第一个半字节和明文的第一个半字节。

在P - DPA步骤5中，选择 $v$ 的精确值作为目标信号。按照P - DPA步骤6 - 8，得到的SNR值如图所示。在模板步骤a中，选择图中最高点对应的时间样本404作为感兴趣点（POI）。接着，在模板步骤b中，计算了16个模板。例如，对应于第一个S盒输出 $v = 0$ 的模板为 $\mu_1 = -0.039027$，$\sigma_1^2 = 2.1679112 \times 10^{-6}$。

对于P - DPA步骤10中的攻击轨迹，使用随机明文数据集。根据P - DPA步骤11和模板步骤c，每个密钥假设的概率得分如图所示。通过公式计算，第一轮密钥的第一个半字节的正确值为8。可以看到，与对第0个密钥半字节的基于模板的DPA攻击类似，只需少量轨迹就能恢复正确的密钥半字节值。

再以攻击第一轮密钥的第6个半字节为例，通过分析确定POI = 464，计算得出该半字节的正确值为3。

2. 成功率和猜测熵

在比较不同的攻击方法（如不同的泄漏模型、POI选择等）时，由于随机明文数据集中轨迹的不同排序可能会影响攻击结果，为了进行公平比较，引入了成功率和猜测熵的概念。

2.1 得分计算

对于固定数量的攻击轨迹 $\h