[发明专利]一种基于Latch PUF的抗边信道攻击DES防护方法及电路

摘要

本发明公开了一种基于Latch PUF的抗边信道攻击DES防护方法及电路，方法具体包括生成初始参数、二维辅助置换向量、一维辅助置换表、DES掩码准备、掩码S盒置换、掩码解除和掩码后操作。电路包括DES基本模块、基于Latch PUF的真随机数生成器（TRNG）、基于ROM（只读存储器）存储的二维辅助置换表P、基于ROM存储的盒、基于RAM（随机存取存储器）存储的一维辅助置换表、初始化模块、掩码S盒置换模块、循环计数器和掩码解除模块。本发明能够大幅减小DES加密过程中各种边信道泄露信息，使得攻击者很难正确获得DES加密时使用的密钥。

主权项

一种基于Latch PUF的抗边信道攻击DES防护方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用真随机数生成器生成初始参数，包括随机数r1、r2、s、rp，其中，随机数r1、r2均为6bit，随机数s为2bit，随机数rp从1～105共105种可能；步骤2，将步骤1生成的随机数rp作为地址，从存储二维辅助置换表P的只读存储器中读取上述地址对应的一列数据作为二维辅助置换向量p，二维辅助置换表P为105列8行的矩阵；步骤3，根据二维辅助置换向量p，确定S1～S8盒之间的两两链接关系；利用循环计数器顺序生成从000000到111111的所有二进制数xk，将二进制数xk作为一维辅助置换表的地址，并将二进制数xk与随机数r1进行异或后作为S1～S8盒的地址，将二进制数xk与随机数r2进行异或后作为与S1～S8盒链接的盒的地址，将Si盒输出的四位比特中高两位与盒输出的四位比特中低两位及随机数s进行三异或，将三异或的结果作为一维辅助置换表Ti的数据存储在随机存取存储器的对应位置，i＝1,…,8；明文M进行初始置换后分为L1和R1左右两部分；步骤4，对于第n轮加密，将Rn扩展置换后得到Mn，Mn与随机数r2进行异或得到Mn′，将密钥K进行密钥置换、移位和压缩置换后得到Kn，Kn与随机数r1进行异或得到Kn′，Mn′与Kn′再进行异或得到掩码后中间值xn′，采用真随机数生成器生成随机数t，t为2bit，i＝1,…,8；n＝1,…,16；步骤5，将xn′分为8个8bit二进制数x1′～x8′，分别对x1′～x8′进行掩码S盒置换，对于每一个掩码S盒置换，将xi′作为盒的地址，同时将xi′与随机数r1异或后作为表Ti的地址，并将xi′与随机数r2异或后作为表的地址，取表Ti输出与盒输出的四位比特中低两位及随机数t进行三异或作为掩码S盒置换结果高两位，同时取表输出与盒输出的四位比特中高两位进行异或作为掩码S盒置换结果低两位；步骤6，根据随机数s和随机数t计算出实际掩码所用随机数m，并将m与掩码S盒置换结果进行异或，将异或得到的结果进行拼接得到Yn；步骤7，对Yn进行P盒置换，将P盒置换结果与Ln进行异或作为新的右部分Rn+1，同时将P盒置换结果作为新的左部分Ln+1，n＝n+1，返回步骤4，重复十六次后进行末置换，得到加密结果。