SABL电路防御差分功耗分析的移位寄存器设计

"本文主要介绍了一种基于SABL（Sense Amplifier Based Logic）的移位寄存器设计，旨在防御差分功耗分析（Differential Power Analysis）攻击。设计采用了主从触发方式，构建了基于SABL的清零置位D触发器，并利用这种触发器和SABL逻辑门构建了多位移位寄存器电路。经过Spectre仿真验证，设计的移位寄存器在不同工艺、电压和温度（PVT）条件下，具有较低的噪声能量密度（NED）和噪声标准差（NSD），显示出良好的抗DPA性能。" 在当前信息安全领域，旁道攻击如差分功耗分析（DPA）已经成为威胁密码芯片安全的一大隐患。DPA通过分析加密芯片在执行加密操作时的功耗变化，可以推测出内部的密钥信息。传统的防御策略，如DSDL和MDPL，存在速度慢或防护性能不理想的问题。相比之下，SABL由于其快速的工作速度和强大的DPA防御能力，成为了一种有吸引力的解决方案。 移位寄存器在数字加密系统中扮演着关键角色，它们不仅用于数据处理，还因为其固定的时序变化成为了DPA攻击的重要目标。鉴于此，本研究创新性地将SABL应用到移位寄存器设计中，利用SABL电路在每个时钟周期内功耗恒定的特性来降低功耗模式的可区分度，从而削弱DPA攻击的可能性。 设计流程中，首先分析了静态互补CMOS电路的功耗特性和SABL的工作原理，然后构建了基于SABL的清零置位D触发器。D触发器是移位寄存器的基础单元，它在主从触发机制下，能够在保持数据稳定的同时，减少功耗波动。接着，利用这些D触发器和SABL逻辑门构造了多位移位寄存器，进一步确保了整个电路的稳定性和抗攻击性能。 Spectre仿真结果证实了设计的有效性，NED低于2.66%和NSD低于0.63%的表现意味着电路在各种条件下的功耗差异小，这极大地提升了抵抗DPA攻击的能力。因此，这种基于SABL的移位寄存器设计为密码芯片的安全性提供了新的保障，有望在未来的加密硬件设计中得到广泛应用。