姜久兴¹,
赵玉迎¹,
黄海^2,,,
谢光辉²,
厚娇¹,
冯新新³
1.哈尔滨理工大学理学院 哈尔滨 150080
2.哈尔滨理工大学软件与微电子学院 哈尔滨 150080
3.哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院 哈尔滨 150040
基金项目:国家自然科学基金(61604050, 51672062)，黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划(UNPYSCT-2017081)，黑龙江省博士后科研启动基金(LBH-Q18065)

详细信息

作者简介:姜久兴：男，1963年生，教授，研究方向为集成电路设计
赵玉迎：女，1990年生，硕士生，研究方向为计算机网络与信息安全
黄海：男，1982年生，副教授，研究方向为信息安全，数字信号处理及集成电路设计等
厚娇：女，1988年生，硕士生，研究方向为计算机网络与信息安全
冯新新：男，1991年生，硕士生，研究方向为计算机网络与信息安全

通讯作者:黄海　ic@hrbust.edu.cn

中图分类号:TN918.4; TP309.7

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出版历程

收稿日期:2019-04-16
修回日期:2019-09-16
网络出版日期:2019-10-14
刊出日期:2020-03-19

Design and Implementation of Generic Low-entropy High-order Composite Field Based Masking Scheme

Jiuxing JIANG¹,
Yuying ZHAO¹,
Hai HUANG^2,,,
Guanghui XIE²,
Jiao HOU¹,
Xinxin FENG³
1. School of Sciences, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China
2. School of Software and Microelectronics, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, China
3. School of Computer Sciences and Technology, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150040, China
Funds:The National Natural Science Foundation of China (61604050, 51672062), The University Nursing Program for Young Scholars with Creative Talents in Heilongjiang Province (UNPYSCT-2017081), The Heilongjiang Postdoctoral Funds for Scientific Research Initiation (LBH-Q18065)


摘要
摘要:通过对基于复合域S-box构造算法的深入研究，该文提出一种低面积复杂度的通用低熵高阶掩码算法。在有限域GF(2⁴)上引入低熵掩码思想，并采用部分模块复用设计，有效降低了基于复合域S-box求逆运算的乘法数量。该算法能够适用于由求逆运算构成的任意分组加密算法，进一步将本方案应用于分组加密算法高级加密标准(AES)，给出了详细的综合仿真结果并进行了版图面积优化，较传统的掩码方案相比有效减少了逻辑资源的使用，此外，对其安全性进行了理论验证。
关键词:高阶掩码/
复合域算法/
S-box/
低熵/
高级加密标准
Abstract:Based on the in-depth research on the S-box constitution arithmetic of composite, an area optimized generic low-entropy higher-order masking scheme is proposed in this paper. The low entropy masking method is introduced on GF(2⁴), and the partial module reusing design is adopted, which reduces effectively the number of multiplications based on the S-box inversion operation of the composite. The algorithm can be applied to any order masking scheme of arbitrary S-box composed of inversion operation. This scheme is applied to AES, gives detailed simulation results and optimizes the layout area, compared with the traditional masking scheme, reduces effectively the use of logical resources. In addition, the security is theoretically proved.
Key words:High-order masking/
Composite arithmetic/
S-box/
Low entropy/
Advanced Encryption Standard(AES)



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