7、抵抗FPGA实现中集中式电磁旁道攻击的交错式抗EPE的PA - DPL结构

抵抗FPGA实现中集中式电磁旁道攻击的交错式抗EPE的PA - DPL结构

1. 引言

自Paul Kocher等人提出旁道攻击（SCA）以来，功耗和电磁（EM）攻击成为研究最多的攻击类型。双轨预充电逻辑（DPL）通过其真（T）轨和假（F）轨之间的互补行为，掩盖与数据相关的功耗或电磁变化，被实验证明是一种有效的SCA对策。

早期传播效应（EPE），也称为早期评估/预充电效应，揭示了传统DPL逻辑中可能影响T和F轨互补平衡的潜在缺陷。互补门（或FPGA上的查找表LUT）输入的到达时间差异，可能会产生与数据相关的功耗或电磁峰值，在FPGA实现中，由于路由资源的刚性，这一问题尤为关键。近年来，提出了一些修复EPE问题的对策，主要依赖于使用具有互补信号对的双轨复合门。PA - DPL（预充电吸收双轨预充电逻辑）结构旨在抵抗EPE问题，同时在Xilinx FPGA上实现相同的路由，但双核心的分离放置使其在面对集中式EM攻击时较为脆弱。

本文提出了一种行交叉交错结构，以最小化由非相同路由引起的双轨不平衡，保持互补网络对的相同路由，增强对集中式EM攻击的抵抗能力。同时，通过扩展信号的占空比，提高了最大工作频率。

2. 相关工作

旁道分析通过分析物理层面的旁道泄漏来揭示机密信息，物理层面的对策通常比算术保护具有更好的安全性能。然而，物理泄漏可能受到多种因素的影响，T和F轨之间的任何微小不对称都可能导致DPL结构中可检测到的不平衡补偿，如补偿偏差、开关时间摆动或毛刺。通常，路由长度和工艺变化是影响T和F轨补偿的两个重要因素。

2.1 早期传播效应问题

DPL是一种具有对称结构和镜像行为的常见逻辑类型，通过T和F