45、模拟、混合信号和射频设备的安全防护

模拟、混合信号和射频设备的安全防护

1. 侧信道分析攻击概述

侧信道分析（SCA）攻击是一种通过分析加密设备的电磁（EM）辐射或功耗等侧信道信息来获取密钥的攻击方式。SCA攻击可以分为两类：非建模攻击和建模攻击。非建模攻击直接对目标设备进行攻击，而建模攻击则先通过对相同或相似设备进行建模，然后再对目标设备进行攻击。

2. 建模攻击

建模攻击包括两个阶段：建模阶段和攻击阶段。在建模阶段，使用相同的设备构建一个离线模板；在攻击阶段，将未见过的迹线输入到训练好的模型中，以预测正确的密钥。建模攻击可以进一步分为统计模板攻击（TA）和基于机器学习（ML）的SCA攻击。
- 统计模板攻击（TA） ：利用感兴趣点（PoIs）的多元高斯分布构建模板。PoIs是根据均值差异、平方差之和或信噪比（SNR）等指标选择的最关键时间样本。
- 机器学习（ML）攻击 ：使用监督学习技术，如支持向量机（SVM）、随机森林（RF）、自组织映射（SOM）和深度神经网络（DNN）。ML SCA攻击的发展历程如下：
- 2011年，Hospodar等人首次使用SVM攻击未受保护的AES实现。
- 2013年，Lerman等人使用SVM和RF模型破解了DPA竞赛v4中的掩码AES实现。
- 2016年，Maghrebi等人展示了基于深度学习的掩码AES攻击。
- 2017年，Cagli等人使用卷积神经网络（CNN）演示了基于时钟失准的对策。

与基于统计模板的建模攻击相比，深度学习框架更加自动化，能够帮助攻击者在没有先验知识的情况下对加密实现进行成功攻击。此外，D