[发明专利]一种彩虹签名的侧信道分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种彩虹签名的侧信道分析方法，包括：S1、生成N对消息签名对以及与所述N对消息签名对一一对应的N条功耗曲线；其中，N为大于2000的正整数；S2、获取彩虹签名算法中的计算公式，依次选取GF(2^k)中的元素作为所述计算公式中的密钥的猜测值，并在每选取一个猜测值时，依次根据每对消息签名对中的消息获取所述计算公式的输入值并进行运算，获得输出值；S3、基于每个猜测值所对应的N个输入值和N个输出值，对所述N条功耗曲线进行分析，获得所述计算公式中的密钥。相应地，本发明还公开了一种彩虹签名的侧信道分析装置。采用本发明实施例，能够发现彩虹签名的安全性问题，从而为防御侧信道攻击提供技术支持。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种彩虹签名的侧信道分析方法及装置。

背景技术

彩虹(Rainbow)签名是多变量公钥密码的一种，它具有能够抵御量子计算机攻击的能力。它的安全性是建立在一个NP-Hard问题的基础上，即求解有限域的多元多次方程组，其中大部分的多项式是二次多项式。

Rainbow的多变量签名结构含有两个仿射变换和一个中心映射变换：y₀,y₁,...,y_m-1是消息，x₀,x₁,...,x_n-1是签名，F是中心映射变换，L₁,L₂是仿射变换，密钥由F,L₁,L₂组成。第一个仿射变换的A是m×m的矩阵，b是长度为m的向量，A和b是密钥。第二个仿射变换的C是n×n的矩阵，d是长度为n的向量，C和d是密钥。

对密码算法进行安全性分析是评估算法的安全性的重要方法，其中，由于侧信道攻击方法越来越普及，密码算法的侧信道安全性分析越来越重要。但现有技术中，较少对Rainbow签名进行侧信道安全性分析，无法发现Rainbow签名的安全性问题，从而不能保障Rainbow签名的安全性，在一定程度上阻碍了Rainbow签名的广泛应用。

发明内容

本发明实施例提出一种彩虹签名的侧信道分析方法及装置，能够发现彩虹签名的安全性问题，从而为防御侧信道攻击提供技术支持。

本发明实施例提供一种彩虹签名的侧信道分析方法，包括：

S1、生成N对消息签名对以及与所述N对消息签名对一一对应的N条功耗曲线；其中，N为大于2000的正整数；

S2、获取彩虹签名算法中的计算公式，依次选取GF(2^k)中的元素作为所述计算公式中的密钥的猜测值，并在每选取一个猜测值时，依次根据每对消息签名对中的消息获取所述计算公式的输入值并进行运算，获得输出值；

S3、基于每个猜测值所对应的N个输入值和N个输出值，对所述N条功耗曲线进行分析，获得所述计算公式中的密钥。

进一步地，所述密钥包括多个元素；依次选取GF(2^k)中的元素作为所述密钥中的一个元素的猜测值；

所述S4具体包括：

对于所述密钥中的一个元素，在每选取一个猜测值进行运算后，计算每个输入值与其对应的输出值之间的汉明距离，获得每个猜测值所对应的N个汉明距离；其中，所述N个汉明距离和N条功耗曲线一一对应；

根据所述汉明距离对所述N条功耗曲线进行分组，使汉明距离大于预设值的功耗曲线为第一组，使汉明距离小于预设值的功耗曲线为第二组；

对两组功耗曲线进行差分运算，获得每个猜测值的曲线；

将每个曲线的最大幅值作为所述曲线的极值，获得每个猜测值的曲线的极值，并将极值最大的曲线所对应的猜测值作为所述密钥中的所述元素；