SM3-HMAC互信息能量分析攻击：一种新的侧信道攻击方法

"针对基于SM3的HMAC的互信息能量分析攻击" 本文主要探讨了一种新的针对基于SM3散列函数的HMAC（Hash-based Message Authentication Code）算法的攻击方法——互信息能量分析攻击。这种攻击策略巧妙地结合了能量分析的基本原理与信息论中的互信息概念，旨在通过分析能量泄露来提取加密过程中的关键信息，即SM3算法的初始状态，进而获取密钥。 能量分析攻击是一种常见的侧信道攻击方式，它依赖于加密硬件在执行加密操作时产生的物理能量消耗变化。在SM3-HMAC算法中，由于计算过程中会涉及到多次位运算和加法，这些操作可能导致处理器功耗的变化，从而泄漏出敏感信息。作者提出的新方法是通过测量和分析这些能量变化，特别是中间变量的能量迹，来计算与之相关的互信息。 互信息是信息论中的一个重要概念，它度量了两个随机变量之间的信息关联程度。在本次攻击中，研究人员通过计算能量泄露的中间值与能量迹之间的互信息大小，能够识别出哪些能量变化与密钥相关。这种方法能够揭示出数据处理流程中的关键步骤，帮助攻击者逐步恢复SM3算法的初始状态。 实验结果显示，该互信息能量分析攻击对基于SM3的HMAC算法是有效的。在实际测试中，攻击者能够成功地从SM3算法的执行过程中恢复出其初始状态，进一步推断出用于生成HMAC的密钥。这表明，即使在使用安全设计的硬件上，SM3-HMAC算法也可能面临侧信道攻击的威胁，尤其是在未进行充分的防护措施的情况下。 关键词：HMAC算法，SM3算法，能量分析攻击，互信息能量分析攻击，初始状态 这项研究不仅提出了一种创新的攻击技术，而且对密码学安全领域提出了警示，强调了在设计和实现加密系统时必须考虑侧信道攻击的可能性，并采取相应的防护措施，如使用抗侧信道攻击的设计或在硬件层面实施屏蔽等。此外，该工作也为未来的研究提供了新的方向，即如何更有效地防御此类攻击，以及如何改进现有加密算法以增强安全性。