HMAC-SM3密码算法的侧信道能量分析方法及装置

摘要

本发明提供了一种HMAC-SM3密码算法的侧信道能量分析方法及装置。所述方法包括：分析获得第一密钥数据K_in的值；分析获得第二密钥数据K_out的值；根据所获得的第一密钥数据K_in的值以及第二密钥数据K_out的值，生成消息摘要。其中，分析获得第一密钥数据K_in的值包括：向所述密码模块输入消息组M；采集所述密码模块对所输入的每条消息进行处理的过程中所产生的能量消耗信息；在j＝1时，先分别选择和作为分析对象，分别获得变量B₁、F₁的值；再分别选择和作为分析对象，分别获得变量C₁、G₁的值。应用所述方法获得第一密钥数据，可以有效提高破解的成功率。

主权项

一种HMAC‑SM3密码算法的侧信道能量分析方法，其特征在于，SM3密码算法的压缩函数在第j轮的迭代运算过程中，产生第一变量TT1_j，第二变量TT2_j，其中：TT1_j＝FF_j(A_j,B_j,C_j)+D_j+SS2_j+W_j′，TT2_j＝GG_j(E_j,F_j,G_j)+H_j+SS1_j+W_j,SS1_j＝((A_j＜＜＜12)+E_j+(T_j＜＜＜j))＜＜＜7，${\mathrm{SS}2}_j={\mathrm{SS}1}_j\oplus (A_j<<<12),$0≤j≤63，且j为整数，A，B，C，D，E，F，G，H均为基于HMAC‑SM3密码算法的密码模块的寄存器，所述密码模块每次调用SM3密码算法时，第二个压缩函数的初始值均为当前调用SM3密码算法时各个所述寄存器的初始状态值A₀，B₀，C₀，D₀，E₀，F₀，G₀，H₀顺序排列所形成的数据序列，FF_j(A_j,B_j,C_j)为对A_j，B_j和C_j布尔函数求值，GG_j(E_j,F_j,G_j)为对E_j，F_j和G_j布尔函数求值，W_j、W_j′为对消息m_i的一消息分组进行扩展后生成的字，T_j为常量；所述密码模块每次调用SM3密码算法的过程中，第p个压缩函数运算后的结果为V^p，1≤p≤N，p为整数；所述分析方法包括：分析获得第一密钥数据K_in的值，所述第一密钥数据K_in为所述密码模块第一次调用SM3密码算法时，第二个压缩函数的初始值，采用如下步骤获得K_in：向基于HMAC‑SM3密码算法的密码模块输入消息组M＝{m₀，m₁，…，m_i，…，m_n}，其中，n为正整数，0≤i≤n，且i为整数；采集所述密码模块应用HMAC‑SM3密码算法对所输入的每条消息进行处理的过程中所产生的能量消耗信息，并建立能量消耗矩阵；在j＝0时，分别选择第一变量TT1₀和第二变量TT2₀作为分析对象，根据所输入的消息以及对应采集到的能量消耗数据，采用侧信道能量分析方法，先分别获得(FF₀(A₀,B₀,C₀)+D₀+SS2₀)和(GG₀(E₀,F₀,G₀)+H₀+SS1₀)的值，再分别获得第一变量TT1₀和第二变量TT2₀的值，即变量A₁和E₁的值；在j＝1时，先分别选择和作为分析对象，分别根据所述变量A₁和E₁的值，以及对应采集到的能量消耗数据，采用侧信道能量分析方法，分别获得变量B₁、F₁的值；再分别选择和作为分析对象，分别根据所获得的变量B₁、A₁的值以及变量F₁和E₁的值，以及对应采集到的能量消耗数据，采用侧信道能量分析方法，分别获得变量C₁、G₁的值；再根据所获得的变量B₁和C₁的值，分别获得变量A₀和B₀的值；最后根据所获得的变量F₁和G₁的值，分别获得变量E₀和F₀的值；在j＝1时，选择第一变量TT1₁或(FF₁(A₁,B₁,C₁)+D₁)作为分析对象，根据所获得的变量A₁、B₁和C₁的值，以及对应采集到的能量消耗数据，采用侧信道能量分析方法获得变量D₁的值；选择第二变量TT2₁或(GG₁(E₁,F₁,G₁)+H₁)作为分析对象，根据所获得的变量E₁、F₁和G₁的值，以及对应采集到的能量消耗数据，采用侧信道能量分析方法获得变量H₁的值；再根据所获得的变量D₁和H₁的值，分别获得变量C₀和G₀的值；在j＝0时，选择(FF₀(A₀,B₀,C₀)+D₀+SS2₀)作为分析对象，根据所获得的变量A₀、B₀和C₀的值，获得变量D₀的值；选择(GG₀(E₀,F₀,G₀)+H₀+SS1₀)作为分析对象，根据所获得的变量E₀、F₀和G₀的值，获得变量H₀的值；根据所述变量A₀、B₀、C₀、D₀、E₀、F₀、G₀和H₀的值，获得所述第一密钥数据K_in的值；分析获得第二密钥数据K_out的值；根据所获得的第一密钥数据K_in的值以及第二密钥数据K_out的值，生成消息摘要。