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隐藏AES加密首尾轮设计
2016/5/11基本原理:
随机插入伪轮操作，并不能很好的保护AES加密硬件，因为插入到AES的轮之间伪轮运 算，实际上被浪费了。
根据功耗攻击首尾轮的特点，我们只需将伪轮运算拼接在AES加密的首尾。伪轮运算的 数据是随机数，与输入的原文无关，并且无法与正常的AES加密轮区分，因此可以起到很好 的隐藏效果。
以AES第一轮前拼接N轮伪轮，最后一轮后拼接16-N轮伪轮为例。如果攻击者攻击AES 的第一轮，由于N是从。到15的随机数，因此第一轮处理原文的概率是1/16=6.25%,选 取第二轮的功耗曲线也一样是1/16的相关性。
另外，如果将此方法加入到AES掩码方案中，那么能很好地提高掩码方案抗抵御高阶DPA 攻击的性能，并且随机数还能复用。
技术细节：
.首先,划分为三个阶段，开始的标志分别为：rise, true_rond, final_roundo assign initia = rise_L | true_round_L | final_round_L;.用寄存器保存正常的加密结果。
3,使用一个计数器fake_cnt进行伪轮的计数。不影响正常轮计数器round_cnt.
.如果随机数是N,当fake_cnt ==N时,true_round=l,计数停止。为了防止true」ound一 直为1,采用如下结构：
assign ff = round_valid ? (bgn_cnt[3:0] == random[3:0]): 1bO;always@(posedge elk or posedge reset) if( reset)
begin
ffO=lbO;
ffl=lbO;
end
else
begin
ffO= ff; //fake_cnt ==N
ffl= ffO; endassign true_round = round_valid ? ffO(~ffl) : 1bO;
.最可能出错的两种情况：N==0和N==15,assign true_round = round_valid ? ffO(~ffl): 1bO;
〃加上条件，为了防止N=0时，加密结束后再次进入AES正常轮。
assign final__round = round_cnt[3:0] == max_round[3:0];assign final_fake = round_valid ? (bgn_cnt[3:0] == 4hf): 1bO;
assign finale = final_round_valid final_fake_valid;〃为了防止N==15时，正常轮计算结束后无法停止。
.输入和输出的处理。else if的顺序很关键。
always @ (posedge elk or posedge reset)
if (reset)Ldata_L[127:0] = 128bO;
else if (true_round)i_data_L[127:0] = i_data[127:0]; //input
else if (rise | final_round)Ldata_L[127:0] = Lmask[127:0]; //RANDOM NUMBER
always @ (posedge elk or posedge reset)
if (reset)o_data[127:0] = 128bO;
else if (finale) //prior to round^alid finale”的优先级更高 o_data[127:0] = store_final[127:0];
else if (round_valid)o_data[127:0] = ark_data[127:0];
.轮密钥是由round_cnt控制读取的，注意首尾复位信号就可以。
.加入到掩码方案中时，注意mask_modify模块时序要与aes一致。
参考文献：
Thomas Korak, Thomas Pios and Andreas Zankl, Minimizing the Costs of Side-Channel Analysis Resistance Evaluations in Early Design Steps.
[2]北京中电华大电子设计有限责任公司专利：随机插入伪轮运算对的抗功耗攻击方法[3]刘人杰，周玉洁：抗功耗攻击的随机插入式分组密码系统
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