绪论

第1章 旁路分析及其与故障攻击的相关性

1.1 引言

1.2 背景介绍

1.3 简单功耗分析

1.3.1 案例研究：RSA签名运算SPA

1.3.2 案例研究：AES加密SPA

1.3.3 案例研究：文件访问SPA

1.4 差分功耗分析

1.4.1 基于DPA的故障注入触发

1.5 高级场景

1.6 小结

私钥密码体制故障分析

第2章 分组密码攻击

2.1 引言

2.2 利用相同输出的分组密码攻击

2.2.1 三种相似却不同的故障分析方法

2.2.2 AES按位碰撞／无效故障分析

2.2.3 DES碰撞故障分析

2.2.4 针对抗DPA的AES实现的CFA攻击

2.2.5 针对外部编码DES实现的IFA攻击

2.2.6 针对AES的被动和主动组合攻击

2.3 针对分组密码的其他故障攻击

2.3.1 减少密码算法轮数

2.3.2 破坏DES的掩码S盒

第3章 DES差分故障分析

3.1 引言

3.2 数据加密标准

3.3 基本攻击

3.3.1 第16轮攻击

3.3.2 第15轮攻击

3.3.3 攻击结果

3.4 攻击的通用化以及向中间轮的扩展

3.4.1 通用DFA的基本原理

3.4.2 错误密钥区分器

3.4.3 攻击结果

3.4.4 基于解密问询器将攻击扩展至前几轮

3.5 基于内部碰撞的前几轮故障攻击

3.5.1 符号说明和定义

3.5.2 攻击描述

3.5.3 攻击改进

3.5.4 选择较好的特征

3.5.5 攻击结果

第4章 AES差分故障分析

4.1 引言

4.2 针对AES算法的DFA

4.2.1 AES密码DEA原理

4.2.2 AES标准DFA

4.2.3 AES中间轮DFA

4.2.4 AES对角线DFA

4.2.5 AES前几轮DFA

4.3 针对AES的DFA方法比较

4.3.1 故障模型

4.3.2 对比分析

4.4 防御对策

4.5 小结

第5章 对称密码算法抗故障攻击防御对策

5.1 引言

5.2 抗故障攻击的通用构建模块

5.2.1 循环保护

5.2.2 循环冗余校验

5.2.3 模块冗余

5.2.4 双轨实现

5.2.5 随机时延和掩码

5.3 基于DMR的分组密码故障攻击防御对策

5.3.1 逆运算

5.3.2 对合密码

5.3.3 反馈模式

5.4 基于编码理论的AES故障攻击防御对策

5.4.1 奇偶校验

5.4.2 计算摘要值

5.4.3 嵌入环

5.4.4 感染运算

5.5 协议层防御

5.5.1 “全有或全无”变换

5.5.2 消息修改

5.5.3 密钥更新

5.6 小结

第6章 AES故障攻击防御对策

6.1 引言

6.2 AES密码算法

6.2.1 算法描述

6.2.2 硬件实现

6.3 故障攻击

6.4 错误检测方法

6.4.1 硬件冗余与时间冗余

6.4.2 信息冗余

6.5 故障与错误

6.6 小结

公钥密码体制故障分析

第7章 经典RSA实现差分故障分析综述

7.1 引言

7.2 RSA实现

7.2.1 标准RSA

7.2.2 模幂运算方法

7.3 针对标准RSA实现的经典故障分析

7.3.1 中间计算扰动

7.4 利用RSA公开模数的扰动

7.4.1 签名前修改N，解决小离散对数问题

7.4.2 利用RSA签名运算中N的故障

7.5 小结

第8章 RSA-CRT实现故障攻击

8.1 引言

8.2 针对RSA-CRT的故障攻击

8.3 基本防御对策

8.4 Shamir方法和变种

8.4.1 感染运算

8.4.2 BOS算法与攻击方法

8.4.3 Ciet-Joye算法与攻击方法

8.4.4 Vigilant算法与攻击方法

8.4.5 Shamir方法和变种总结

8.5 Giraud方法和变种

8.6 嵌入法

8.7 二阶故障攻击

第9章 椭圆曲线密码系统故障攻击

9.1 引言

9.2 背景知识

9.2.1 预备知识

9.2.2 椭圆曲线群

9.2.3 椭圆曲线标量乘法

9.2.4 数字系统中的故障

9.3 无效曲线故障攻击

9.3.1 基点故障注入攻击

9.3.2 系统参数故障注入攻击

9.3.3 中间变量故障注入攻击

9.4 符号改变故障攻击

9.4.1 防御对策

9.5 针对虚假运算和验证运算的故障攻击

9.5.1 安全错误故障攻击

9.5.2 二阶故障攻击

9.6 ECC故障攻击防御对策总结

9.7 小结

第10章 基于故障检测的ECC故障攻击防御对策

10.1 引言

10.2 基于奇偶校验码的故障检测

10.2.1 基于单比特奇偶校验的故障检测方法

10.2.2 基于多比特奇偶校验的故障检测方法

10.3 基于时间冗余的故障检测

10.4 椭圆曲线标量乘法中的故障检测

第11章 基于非线性鲁棒编码的抗故障注入攻击密码设备设计

11.1 引言

11.2 攻击者故障模型

11.3 鲁棒编码的定义和基本性质

11.4 边界、最优性和完美鲁棒编码

11.5 最优系统鲁棒编码的构建

11.5.1 部分鲁棒编码

11.5.2 鲁棒编码和部分鲁棒编码的变种

11.6 基于非线性编码的安全AES架构

11.6.1 AES非线性模块的保护

11.6.2 AES线性模块的保护

11.7 基于非线性编码的安全FSM设计

11.7.1 错误检测技术

11.7.2 案例研究

11.7.3 实现结果

11.8 基于非线性编码的安全ECC实现

11.8.1 ECC概述

11.8.2 错误检测技术

11.8.3 点加－倍点构建方案

11.8.4 引入面积开销估算

11.9 小结

第12章 结合格基规约的签名故障攻击

12.1 引言

12.2 格的基础知识

12.2.1 符号说明与背景知识

12.2.2 格与格基

12.2.3 格容积

12.2.4 格基规约

12.2.5 实际应用中的格问题

12.3 针对DSA签名的故障攻击

12.3.1 DSA签名方案

12.3.2 攻击模型

12.3.3 攻击描述

12.3.4 防御对策

12.4 针对随机RSA签名的故障攻击

12.4.1 ISO/IEC 9797-2签名方案

12.4.2 攻击模型

12.4.3 单个故障攻击

12.4.4 多个故障攻击

12.4.5 防御对策

第13章 配对密码学故障攻击

13.1 引言

13.2 背景知识与符号说明

13.2.1 Weil配对

13.2.2 Tate配对

13.2.3 η和ηG配对

13.2.4 Ate配对

13.3 攻击

13.3.1 攻击1

13.3.2 攻击2

13.4 防护对策

13.4.1 重复计算

13.4.2 中间结果校验

13.4.3 随机化或故障容忍的米勒循环计数器

13.4.4 输入随机化与隐藏

13.5 小结

混合部分

第14章 序列密码故障攻击

14.1 引言

14.2 基于不可能状态的RC4故障分析

14.2.1 密码描述与性质

14.2.2 不可能状态与故障

14.3 Trivium差分故障分析

14.3.1 密码描述

14.3.2 攻击技术

14.4 高级案例：HC-128差分故障分析

14.4.1 密码描述

14.4.2 攻击描述

14.5 Grain、Rabbit和SNOW 3G故障分析综述

14.6 小结

第15章 故障攻击防御对策对抗功耗分析攻击能力的影响

15.1 引言

15.2 错误检测和纠正电路

15.3 实验配置

15.4 故障攻击对功耗分析攻击防御的影响评估

15.4.1 新增校验位对Kocher的均值差DPA攻击的影响评估

15.4.2 校验位对基于Pearson相关性系数的DPA攻击的影响评估

15.4.3 基于信息论的校验位影响评估

15.4.4 校验位对成功率的影响评估

15.5 小结

故障攻击实现

第16章 微处理器攻击中的故障注入技术

16.1 引言

16.2 故障注入技术

16.2.1 高成本故障注入技术

16.2.2 低成本故障注入技术

16.3 通用处理器的低压故障

16.3.1 CPU架构和实验设置

16.3.2 故障注入

16.3.3 故障类型描述

16.3.4 故障扩张

16.3.5 错误描述和频率调节的影响

16.3.6 计算错误的影响

16.4 小结

第17章 密码电路全局故障

17.1 引言

17.2 故障模型

17.2.1 CMOS逻辑门的传输延迟

17.2.2 同步逻辑的时间约束

17.2.3 比特翻转故障模型的物理解释

17.2.4 非CMOS逻辑的全局故障模型

17.3 FPGA仿真和ASIC硬件故障攻击实验

17.3.1 AES硬件实现中的故障统计

17.3.2 其他目标的故障统计

17.4 小结

第18章 针对评估板的故障注入和密钥恢复实验

18.1 引言

18.2 故障注入机理

18.3 故障注入实验环境

18.3.1 实验环境

18.3.2 目标加密LSI

18.4 故障注入实验结果

18.4.1 分组密码故障注入实验结果

18.4.2 公钥密码故障注入实验结果

18.5 基于故障密文的密钥恢复

18.5.1 AES差分故障分析攻击

18.5.2 Boneh等针对CRT-RSA的故障攻击

18.5.3 Yen等针对存在虚假运算的RSA故障攻击（安全错误攻击）

18.6 小结

参考文献