针对椭圆曲线密码系统点乘算法的改进差分故障攻击

针对故障攻击椭圆曲线点乘算法失效问题,提出一种改进的差分故障攻击算法。该算法消除了非零块的假设,并引入验证机制抵抗了“故障检测”失效威胁。以SM2算法提供的椭圆曲线为例,通过软件仿真成功攻击了二进制点乘算法、二进制非相邻型（NAF）点乘算法和蒙哥马利点乘算法,3小时内恢复出了256比特私钥。针对二进制NAF点乘算法攻击过程进行了优化,将攻击时间缩短至原来的五分之一。实验结果表明,所提算法能够提高攻击的有效性。     

二进制方法点乘的椭圆曲线密码故障攻击

研究椭圆曲线密码(ECC)算法及符号变换故障攻击原理,提出一种改进的符号变换故障攻击算法。该算法通过改变故障注入位置,减少故障对私钥的数值依赖,有效地解决原算法中出现的“零块失效”问题。采用改进算法对二进制方法点乘的ECC进行符号变换故障攻击,通过仿真实验验证该算法的可行性。     

抗侧信道攻击的椭圆曲线密码算法

椭圆曲线密码系统具有较高的安全性和有效的计算性,非常适合于资源受限的嵌入式移动环境。侧信道攻击是一种强有力的密码攻击方法,利用密码芯片在运算过程中泄露的信息对芯片的密码算法进行攻击。针对侧信道攻击椭圆曲线密码系统主要集中在对标量乘运算的攻击,提出一种基于RWNAF(Refined Width-w NAF)的改进算法FWNAF(Fractional Width-w NAF)算法。该算法利用碎片窗口技术,进一步提高存储资源的利用效率,同时也减少由于系统资源急剧变化而引发的系统计算性能的"抖动现象"。     

GF(2~m)域椭圆曲线点乘算法安全FPGA设计与实现

点乘算法是椭圆曲线密码体制中决定速度和硬件资源的关键部分。在深入分析混合结构乘法器并在FPGA上实现经典椭圆曲线点乘算法基础上,设计与实现了一种基于NAF编码混合结构乘法器思想的椭圆曲线点乘算法。对实现的点乘算法进行仿真测试和性能评估表明,新设计实现的基于混合结构乘法器的点乘算法在计算速度和资源使用上具有明显优势。     

点乘运算中整数表示方法研究

在椭圆曲线密码算法中,整数的表示方法在很大程度上决定了点乘运算的效率。本文对目前已有的整数表示方法(如NAF、窗口法、整数拆分等方法)进行了系统的研究,比较了它们的优劣,指出了它们的本质,即用不同的表示方法来减少整数的表示式中非零元的个数,以减少点乘运算中点加运算的次数。     

ECC抗功率分析攻击的等功耗编码算法

可以抵抗功率分析攻击的椭圆曲线密码算法往往效率较低。针对该问题,将等功耗编码的思想应用到椭圆曲线密码标量乘法运算过程中,通过消除标量乘运算中的功耗差异,掩盖相关密钥信息,达到抵抗功率分析攻击的目的。理论分析结果表明,与二元法抗功耗攻击算法和NAF窗口法抗功耗攻击算法相比,改进算法的执行效率较高。     

基于滑动窗的标量乘算法改进

点标量乘法是椭圆曲线密码体制中最耗时的运算,点标量乘法的效率决定了椭圆曲线加密效率。如何优化改进点标量乘算法成为椭圆曲线密码学的研究热点。如何构造最短加法链是点标量乘的一个研究方向。该文在传统的NAF窗口算法的基础上,给出了改进的基于滑动窗的新标量乘算法,新算法在不增加存储量的同时提高了效率。     

椭圆曲线上点的数乘的一种固定窗口算法

椭圆曲线密码体制是公钥密码体制研究的热点。计算椭圆曲线上点的数乘是椭圆曲线密码算法的基础。固定窗口算法利用大整数s的2^u进制表示和适量的预计算,减少椭圆曲线上点的加法运算,从而加快椭圆曲线上点的数乘的运算速度。介绍了利用混合坐标思想,减少有限域上求逆运算的次数,对固定窗口算法进行局部优化的方法。最后给出了固定窗口算法的复杂性分析,并讨论了窗口宽度的最佳选取。     

OCTEON处理器上实现国密SM2算法整体优化方案研究

SM2椭圆曲线公钥密码算法的核心运算是椭圆曲线上点乘算法,因此高效实现SM2算法的关键在于优化点乘算法。对椭圆曲线的点乘算法提出从底层到高层逐层优化的整体方案。上层算法使用带预计算的modified-w NAF算法计算点乘,中间层使用a=-3的Jacobian投影坐标系计算点加和倍点,底层基于OCTEON平台的大数乘加指令使用汇编程序实现模乘算法。最终在OCTEON CN6645处理器上实现该算法,实验结果表明:SM2数字签名速度提高了约540%,验证提高了约72%,加密提高了169%,解密提高了61%。     

基于多基表示的滑动窗口椭圆曲线多标量乘算法

标量乘运算从整体上决定了椭圆曲线密码体制的快速实现效率，在一些椭圆曲线公钥密码体制中需要计算多标量乘。多基数链的标量表示长度更短、非零比特数目更少，较好地适用于椭圆曲线标量乘的快速计算。为了提高椭圆曲线密码的效率，在已有的二进制域和素域的标量乘算法的基础上，结合滑动窗口技术、多基算法，提出新的更高效的多标量乘算法。实验结果表明，新算法与传统Shamir算法和交错NAF算法相比，其所需的运算量更少，能有效地提高椭圆曲线多标量乘算法的效率，使多标量乘的运算更高效。相比于其他算法，新算法的计算效率比已有的多标量乘算法提高了约7.9%~20.6%。     

椭圆曲线窗口标量乘法的研究与Delphi实现

椭圆曲线加密算法是一种非常流行的方法,影响椭圆曲线算法执行效率的因素有很多,标量乘法就是一个重要因素,椭圆曲线标量乘法的方法很多,文中主要研究了NAF和NAFw的基本原理和算法,最后在VB环境下实现了椭圆曲线窗口标量乘法。     

抗SPA的多点乘算法

SPA(Simple Power Analysis)攻击可能通过泄露的信息获取内存受限制的设备中的密钥,它是通过区分一次点乘运算中点加运算和倍点运算进行的。抗SPA攻击的点乘算法较多,但对于多点乘算法相关措施较少。Sharmir-NAF多点乘算法是一个时间和空间效率都非常优秀的多点乘算法。为此提出一种基于Sharmir-NAF的抗SPA攻击的多点乘算法。新的算法在内存空间消耗和计算速度上较原算法负担增加可以忽略不计,而且能够抗SPA攻击。     

椭圆曲线密码中抗功耗分析攻击的标量乘改进方案

椭圆曲线标量乘法运算是椭圆曲线密码(ECC)体制中最主要的计算过程,标量乘法的效率和安全性一直是研究的热点。针对椭圆曲线标量乘运算计算量大且易受功耗分析攻击的问题,提出了一种抗功耗分析攻击的快速滑动窗口算法,在雅可比和仿射混合坐标系下采用有符号滑动窗口算法实现椭圆曲线标量乘计算,并采用随机化密钥方法抵抗功耗分析攻击。与二进制展开法、密钥分解法相比的结果表明,新设计的有符号滑动窗口标量乘算法计算效率、抗攻击性能有明显提高。     

基于复合域上的椭圆曲线密码体制的计算算法

基于有限域上椭圆曲经公开密钥协议的离散对数计算算法正日益成为热点，其基本的操作是标量乘法：即用一整数乘以椭圆曲线上给定的点P。协议的主要开锁在于椭圆曲线的标量乘操作上，本文给出了3个逄法进行椭圆曲线密码系统的有效计算，第一个算法采用加－减法链的方法处理标量乘法问题；第二个算法给出了正整数n的NAF形式；第三个算法采用窗口的方法处理NAF（n）从而进一步提高加－减法链的效率，这三个算法的有机结合从银大程度上提高了椭圆曲线密码体制的加／解密速度。     

基于边带信道原子的安全快速椭圆曲线密码点乘算法

简单功耗分析对椭圆曲线点乘算法的安全性具有很大的威胁,在某种程度上可以恢复出密钥。提出一种抵抗简单功耗攻击的快速边带信道原子点乘算法。算法的倍点和点加运算采用形如S-A-N-A-M-N-A（平方-加法-逆运算-加法-乘法-逆运算-加法）的边带信道原子结构,其运算量为：在Jacobian坐标系下倍点运算量为5M+5S+15A,混加运算量为6M+6S+18A;在改进的Jacobian坐标系下,倍点运算量为4M+4S+12A,混加运算量为7M+7S+21A。在效率方面,新的点乘算法比以往的边带信道原子点乘算法的运算速度有较大提高。例如对于采用NAF编码的192bit的点乘算法,当S/M=0.8时,效率提高约7.8%~10%,当S/M=0.6时,提高约18%~20%。     

基于伪随机数生成器的标量乘改进算法

标量乘算法是椭圆曲线密码体制中最基本、最耗时的算法,包含点加和倍点两种运算.传统的改进方法通过改造标量表示形式减少非零元位数来降低标量乘中的点加运算次数.为了进一步提高标量乘算法效率,根据标量的生成方式,提出了一种结合伪随机数生成器改进算法.利用斐波那契数列生成器的的循环迭代相加可以将标量乘运算由反复的点加和倍点运算转化为单一的点加运算.实验结果表明,改进算法相比传统的窗口NAF算法能够降低60％以上的运算量.     

抗能量攻击的新标量乘算法

标量乘算法是椭圆曲线密码中最基础也是最关键的运算,对整个密码体制的效率和安全性具有举足轻重的作用.在分析NAF(Non-Adjacent Form)标量乘算法和能量分析攻击基础上,综合考虑标量乘算法的速度和安全性,提出一种随机高效的ECC快速算法——改进的随机标量乘算法.与已有算法相比,该算法在保证同NAF等汉明重量的基础上,克服了由于引入随机变量所导致的冗余计算,实现了速度与安全的折中;也克服了NAF标量乘中需要预存储标量的不足,提高了存储效率.同时通过引入随进变量,每次产生不同的随机NAF表示,增强了抗SPA、DPA的攻击.