一种新型抗功耗分析的电流平坦化电路有效性研究

摘要

差分功耗分析是一种有效的密码芯片侧信道攻击方法,攻击者通过监测芯片的功耗曲线就可以分析出芯片内的密钥,对密码设备的安全性造成了严重威胁.为提高密码芯片抗功耗分析攻击的能力,本文提出了一种基于功耗平衡原理的新型电流平坦化电路,该电路独立于密码算法实现,不影响密码芯片的原有设计流程.电流平坦化电路增加了电路的可配置性控制电流,实现了平坦电流的分级灵活控制,减小了系统相对功耗,又能够灵活适配于具有不同峰值电流的密码芯片,使电流平坦化电路的应用变得更加灵活,增强了系统的鲁棒性.电流平坦化电路由可配置电流检测模块、可配置参考电压模块、电流补偿模块、基准电流模块、折叠共源共栅放大器、无源低通滤波器六部分组成.本文采用SMIC 65 nm CMOS工艺对电路进行了设计与实现,芯片核心电路面积0.071 mm2,功耗小于5 mA.实测结果表明:该电路能在较宽的频率范围内有效工作,2.17 ns响应时间及时隐藏密码芯片的电流变化,平坦化电流值0-32 mA可配置调节,电源端的电流波动衰减可达96%.