[实用新型]对抗差分功耗分析的逻辑单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及IC卡安全或专用器件加密技术领域，特别是对抗智能IC卡或专用器件的差分功耗分析的逻辑单元。

背景技术

智能IC卡应用越来越广泛，安全问题也日益突出。在众多的攻击方法中，电源分析方法是很有威胁的一种。电源分析有简单功耗分析SPA及差分功耗分析DPA，以DPA的威胁尤其大。DPA利用功耗与输入数据的相关性，采用统计方法获取秘密信息。现有技术中，对抗DPA的措施在软件方面有随机顺序执行和信息隐藏INFORMATIONBLINDING等；在GATE LEVEL级上，常见的有双轨预充电逻辑风格[DURAL RAIL PRE_CHARGE LOGIC STYLE(DRP)]及隐藏逻辑风格[MASKING LOGIC STYLE]。GATE LEVEL级解决方案的好处在于通用性强，不受算法限制。

现有技术中，DRP常见的有基于灵敏放大器逻辑SABL和波动动态差分逻辑WDDL，采用双轨逻辑。这种逻辑风格的目标是任何输入数据都会导致相同的功耗。实际实施时，单元CELL内部功耗容易平衡，但它的缺点是CELL之间互补信号的连线平衡实现起来很困难，现有的设计工具不容易自动支持这个特性。尤其在深亚微米情况下，连线负载比例增加，单元互补输出负载不平衡情况下，或互补输出受到各自不同寄生干扰情况下，这种纯粹的功耗平衡单元实施很困难。

GATE LEVEL级的MASKING LOGIC STYLE设计思路在于对所有元器件的值进行MASK，包括CELL内部和CELL之间的元器件。这种设计方法实现时困难在于容易产生毛刺GLITCH，影响ANTI DPA能力。于是，有人提出了随机跳变逻辑风格RANDOM SWITCH LOGICSTYLE(RSL)，为了不产生毛刺需要对全局en信号进行严格时序要求。但是，这在具体实施时会很困难。另外RSL的隐藏信号网络MASK NET是单轨总线，在信号跳变时，产生大的电流，有可能成为SPA的攻击目标。隐藏双轨预充电逻辑MDPL LOGIC STYLE在RSL基础上引入了双轨，这是目前较新的研究成果，能有效避免毛刺，同时可以方便实现。但是，应用MDPL并不是所有内部节点都被MASK，它的ANTI DPA能力还需要在实践中进行检验。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种对抗差分功耗分析的逻辑单元。它结合功耗平衡和MASK技术构建成逻辑单元，实现单元内部和输出的功耗平衡，同时有效避免毛刺。

为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案以如下方式实现：

对抗差分功耗分析的逻辑单元，它包括功耗平衡模块和多个与门、或门。通过输入、输出端口与输入数据及负载连接。其结构特点是，所述功耗平衡模块为两个，功耗平衡模块分别输入四个原始数据。功耗平衡模块一输出为01的一路与随机信号sel连接到与门一的输入，功耗平衡模块一输出为01n的另一路与随机信号sel连接到与门二的输入，功耗平衡模块二输出为01的一路与随机信号nsel连接到与门三的输入，功耗平衡模块二输出为01n的一路与随机信号nsel连接到与门四的输入。与门一和与门四的输出通过或门一连接到逻辑单元的输出端口OUT，与门二和与门三的输出通过或门二连接到逻辑单元的输出端口OUTN。所述两个功耗平衡模块和四个与门消耗功率恒定，逻辑单元的输出端口统计上功耗平衡。

在上述逻辑单元中，所述功耗平衡模块采用基于灵敏放大器逻辑或波动动态差分逻辑的类型。

在上述逻辑单元中，所述逻辑单元的输入、输出端口采用隐藏逻辑的类型。

本实用新型由于采用了上述结构，结合功耗平衡及MASK技术构建基本单元。对单元内部的部分元器件采用相对成熟的功耗平衡技术，如SABL的一些方法；对单元输入输出采端口采用MASK技术。同现有技术相比，本实用新型实现单元内部和输出的功耗平衡，同时有效避免毛刺。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为功耗平衡模块采用WDDL形式实现MASK_AND功能的结构示意图；

图3为功耗平衡模块采用WDDL形式实现MASK_OR功能的结构示意图。

具体实施方式