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基于时间相关单光子计数技术的密码芯片光辐射分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP277[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]军械工程学院,信息工程系,石家庄050003, [2]中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家实验室,北京100190, [3]河北师范大学,石家庄050018
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:51377170),国家高技术研究发展计划(批准号:2011AA120102)和河北省自然科学基金(批准号:F2012506008)资助的课题.
中文摘要:

密码芯片运行时的光辐射可泄露其操作和数据的重要特征信息.基于单光子探测技术,设计并构建了针对CMOS半导体集成电路芯片光辐射信号的采集、传输、处理和分析的光电实验系统.以AT89C52单片机作为实验对象,采用时间相关单光子计数技术,对不同工作电压下密码芯片的光辐射强度进行了对比,分析了芯片指令级光辐射信息的操作依赖性和数据依赖性.此外,使用示波器对时间相关单光子计数技术在芯片光辐射分析上的可行性进行了验证.实验结果表明,采用时间相关单光子计数技术对密码芯片进行光辐射分析,是一种直接有效的中低等代价光旁路分析攻击手段,对密码芯片的安全构成了严重的现实威胁.

英文摘要:

When in operation, cipher chips emit photons which can reveal important information about their operation and data. An experimental system based on single-photon counting for the detection, transmission, processing and analysis of photonic emission from CMOS semiconductor integrated circuits has been designed and constructed. Using time- correlated single-photon counting (TCSPC) technology, we have analyzed the photon emission of cipher chip AT89C52, and measured the relationship between its emission intensity and voltage. We have also analyzed in detail the relationship between the photonic emission and the operations and data processed in the chip at the instruction level. Furthermore, we have confirmed the feasibility of our TCSPC technique using an oscilloscope. Our experimental results show that cipher chip photonic emission analysis based on TCSPC technology is a relatively low cost but effective method for optical side-channel attacks, and that it poses a serious practical threat to cipher chip security.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876