根据提供的文件信息,我们可以提取以下知识点:
1. 密码芯片指令分析的重要性:随着集成电路技术的发展,微控制器被广泛应用于先进生产设备及武器装备中。由于涉及商业安全、军事机密以及国家安全,微控制器中的代码无法轻易读取,这使得微控制器克隆变得非常困难。因此,对于微控制器芯片执行指令期间的功耗轨迹的研究显得尤为重要。
2. 旁路攻击方法:这是一种新兴的攻击方法,可以绕过对密码算法的直接数学分析。通过分析密码设备上算法运行期间泄漏的时间和功耗等信息,攻击者可以获取芯片的相关秘密信息。这种攻击方法开辟了与传统密码分析不同的新方向,并且近年来开始运用于逆向工程领域。
3. 逆向工程:逆向工程是一种通过分析系统组件的工作原理,来推断出原始设计的工程过程。在安全领域中,逆向工程被用于研究和理解已有的系统和软件,进而用于安全测试、漏洞发掘和防护策略的制定。
4. 模板攻击:在密码学领域,模板攻击是一种侧信道攻击方法,它通过收集密码设备在执行操作时泄漏的信息(例如功耗)来建立操作的模型或模板,随后利用这些模板对加密设备进行攻击。
5. CMOS门功耗特性:CMOS(互补金属氧化物半导体)门在静态工作状态下几乎不消耗功耗。其总功耗包括三部分:由充放电电容引起的动态功耗、直接通路电流引起的功耗和静态功耗。在CMOS电路中,对功耗起支配作用的是由充电和放电电容引起的动态功耗。
6. 电路翻转期间的功耗分析:以反相器为例,当其输出从低至高或高到低翻转时,CMOS门会从电源中获取能量,并在电容上存储能量。通过积分瞬时功耗,可以求得能量值。
7. 指令旁路模板的建立与指令类划分方法:研究团队通过选择指令功耗轨迹上的有效点来构建指令旁路模板,并提出了指令类划分方法。通过这种方法,可以对AT89C52单片机上运行的单周期单字节指令进行分析,验证旁路模板指令恢复的可行性。
8. 实际应用:通过对微控制器芯片执行不同指令时产生的不同功耗旁路泄漏问题的研究,可以利用统计方法构建对应指令的旁路模板。这些模板可以用于逆向工程领域,以分析和攻击特定的微控制器芯片。
综合以上知识点,文档内容主要集中在如何利用功耗泄漏原理来分析密码芯片中指令的执行,并结合逆向工程思想,通过构建指令旁路模板来实施模板攻击。此外,文档还详细介绍了CMOS门的功耗特性,并通过反相器的实例来分析电路翻转期间的功耗变化。这项研究对于安全技术领域、集成电路设计、微控制器应用以及密码学都有重要的参考价值。