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本文對SMS4密碼算法的集成電路優化實現技術、功耗分析攻擊與防護方法、
抗功耗分析攻擊的集成電路設計以及差分故障攻擊防護方法進行了研究，提出了
SMS4算法集成電路設計和功耗分析防護以及差分故障攻擊防護的幾種新方法，
給出了理論推導、實驗過程和結果，并進行了分析。本文主要工作特色和創新點
如下：
1．完成了在合成域GF(((2 2)2)2)上構造S盒的算法推導及電路實現方案的優
化設計，并把有限域GF(28)上的乘法求逆運算轉化為適于電路實現的邏輯與和
邏輯異或操作，提出了一個基于合成域運算的緊湊型面積優化的SMS4密碼算法
電路設計。
2．分析SMS4算法輪運算的結構和特點，根據線性變換￡的運算特點，提出
了一種對SMS4算法的差分功耗分析(DPA)攻擊方法。仿真實驗表明，這種DPA
攻擊方法對SMS4算法輪運算可行有效。
3．利用隨機掩碼技術，提出了基于乘法掩碼和加法掩碼的兩種SMS4算法功
耗分析攻擊防護方法。實驗證明，這兩種防護方法能夠有效對抗一階DPA和CPA
攻擊。其中，加法掩碼方法不僅可以抵抗功耗分析攻擊，還能夠防護零值攻擊，
且電路面積較小，是較優的一種防護方案。在此基礎上，完成了一個基于加法掩
碼的抗功耗分析攻擊SMS4算法VLSI的后端設計并流片。
4．初步研究了SMS4算法的差分故障攻擊防護方法，在算法的后四輪加入故
障檢測電路，提出了一種抗差分故障攻擊的SMS4密碼算法電路設計。
抗功耗分析攻擊的集成電路設計以及差分故障攻擊防護方法進行了研究，提出了
SMS4算法集成電路設計和功耗分析防護以及差分故障攻擊防護的幾種新方法，
給出了理論推導、實驗過程和結果，并進行了分析。本文主要工作特色和創新點
如下：
1．完成了在合成域GF(((2 2)2)2)上構造S盒的算法推導及電路實現方案的優
化設計，并把有限域GF(28)上的乘法求逆運算轉化為適于電路實現的邏輯與和
邏輯異或操作，提出了一個基于合成域運算的緊湊型面積優化的SMS4密碼算法
電路設計。
2．分析SMS4算法輪運算的結構和特點，根據線性變換￡的運算特點，提出
了一種對SMS4算法的差分功耗分析(DPA)攻擊方法。仿真實驗表明，這種DPA
攻擊方法對SMS4算法輪運算可行有效。
3．利用隨機掩碼技術，提出了基于乘法掩碼和加法掩碼的兩種SMS4算法功
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攻擊。其中，加法掩碼方法不僅可以抵抗功耗分析攻擊，還能夠防護零值攻擊，
且電路面積較小，是較優的一種防護方案。在此基礎上，完成了一個基于加法掩
碼的抗功耗分析攻擊SMS4算法VLSI的后端設計并流片。
4．初步研究了SMS4算法的差分故障攻擊防護方法，在算法的后四輪加入故
障檢測電路，提出了一種抗差分故障攻擊的SMS4密碼算法電路設計。
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