中文引用格式： 沈煒，劉詩(shī)宇，楊光，等. 面向密碼芯片設(shè)計(jì)階段的仿真?zhèn)刃诺腊踩苑治龇椒ㄑ芯縖J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(10)：98-104.
英文引用格式： Shen Wei，Liu Shiyu，Yang Guang，et al. Research on side channel security analysis technology of cryptographic chip based on simulation[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：98-104.
引言
密碼芯片是保障網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸和交換安全性的重要部件，其安全性至關(guān)重要。芯片在運(yùn)行過(guò)程中，其邏輯門的變化在物理上體現(xiàn)為電流的變化，從而引起能量消耗。如果芯片自身安全機(jī)制不足或未做泄漏防護(hù)，芯片在處理敏感信息時(shí)產(chǎn)生的能量將與敏感信息之間產(chǎn)生隱通道，如被攻擊者加以利用，可能造成數(shù)據(jù)泄漏，對(duì)系統(tǒng)的安全性產(chǎn)生極大的威脅。
目前針對(duì)上述問(wèn)題的典型測(cè)試方法是在芯片設(shè)計(jì)完成后，采用專用硬件設(shè)備搭建側(cè)信道分析平臺(tái)，對(duì)芯片實(shí)物開展能量側(cè)信道安全性分析。該方法主要存在以下問(wèn)題：一是硬件設(shè)備成本較高，當(dāng)前測(cè)試方法分析過(guò)程的精確性依賴于專業(yè)側(cè)信道采集設(shè)備，此類設(shè)備價(jià)格昂貴；二是搭建分析平臺(tái)難度大、時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)試人員需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力設(shè)計(jì)和調(diào)試側(cè)信道采集板卡，測(cè)試周期難以保證；三是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題較晚、修復(fù)成本高，現(xiàn)有的硅后測(cè)試方法不僅發(fā)現(xiàn)問(wèn)題階段較晚，而且修改后需重新流片，修復(fù)成本較高。
針對(duì)上述問(wèn)題，目前已經(jīng)有研究提出了針對(duì)芯片晶體管級(jí)、門級(jí)、RTL級(jí)的仿真?zhèn)刃诺婪治龇椒āＮ墨I(xiàn)[1]提出了在晶體管級(jí)進(jìn)行基于漢明差的差分功耗分析方法，但分析時(shí)間需要數(shù)天，時(shí)間開銷較大。文獻(xiàn)[2]結(jié)合Primetime PX工具構(gòu)建了門級(jí)的側(cè)信道分析框架。文獻(xiàn)[3]通過(guò)分析SAIF文件，實(shí)現(xiàn)對(duì)RTL級(jí)的側(cè)信道分析，但SAIF文件一般只適用于Synopsys工具，通用性不強(qiáng)。
本文提出了一種基于功能仿真的密碼芯片側(cè)信道分析方法，該方法在密碼芯片早期的RTL設(shè)計(jì)階段，通過(guò)功能仿真的手段生成仿真能量跡，實(shí)現(xiàn)待測(cè)芯片設(shè)計(jì)進(jìn)行側(cè)信道攻擊與泄漏評(píng)估。相比于硅后的側(cè)信道分析方法，本文提出的方法不僅不需要專用的硬件設(shè)備，而且可以在設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)模塊級(jí)的泄漏檢測(cè)、定位和側(cè)信道攻擊。
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作者信息：
沈煒，劉詩(shī)宇，楊光，李東方
（中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院706所，北京 100854）
