数学名著译丛：能量分析攻击 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Stefan，Mangard，Elisabeth，Oswald，Thomas ... 著，冯登国，周永彬，刘继业 等 译

图书标签:

• 数学
• 能量分析
• 侧信道攻击
• 密码学
• 信息安全
• 漏洞分析
• 硬件安全
• 密码分析
• 嵌入式系统
• 安全工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030281357

版次：1

商品编码：11933857

包装：平装

丛书名： 数学名著译丛

开本：16开

出版时间：2010-08-01

用纸：胶版纸

页数：278

字数：250000

正文语种：中文

内容简介

　　能量分析攻击旨在通过分析密码设备的能量消耗这一物理特性来恢复设备内部的秘密信息。这种基于实现特性的密码分析对广泛应用的各类密码模块的实际安全性造成了严重威胁。
　　《数学名著译丛：能量分析攻击》是关于能量分析攻击的综合性专*，系统阐述了能量分析攻击的基本原理、技术方法以及防御对策的设计与分析。
　　《数学名著译丛：能量分析攻击》可以作为密码学、电子工程、信息安全等专业的教材，也可以供相关专业人员参考。

内页插图

目录

译者序
序
前言
符号说明
术语

第1章 引言
1．1 密码学与密码设备
1．2 密码设备攻击
1．3 能量分析攻击
1．4 能量分析攻击防御对策
1．5 小结

第2章 密码设备
2．1 组成部件
2．2 设计与实现
2．2．1 设计步骤
2．2．2 半定制化设计
2．3 逻辑元件
2．3．1 逻辑元件类型
2．3．2 互补型CMOS
2．4 小结

第3章 能量消耗
3．1 CMOS电路的能量消耗
3．1．1 静态能量消耗
3．1．2 动态能量消耗
3．1．3 毛刺
3．2 适用于设计者的能量仿真与能量模型
3．2．1 模拟级
3．2．2 逻辑级
3．2．3 行为级
3．2．4 比较
3．3 适用于攻击者的能量仿真与能量模型
3．3．1 汉明距离模型
3．3．2 汉明重量模型
3．3．3 其他能量模型
3．3．4 比较
3．4 能量分析攻击测量配置
3．4．1 典型测量配置
3．4．2 能量测量电路与电磁探针
3．4．3 数字采样示波器
3．4．4 测量配置示例
3．5 测量配置质量标准
3．5．1 电子噪声
3．5．2 转换噪声
3．6 小结

第4章 能量迹的统计特征
4．1 能量迹的组成
4．2 能量迹单点特征
4．2．1 电子噪声
4．2．2 数据依赖性
4．2．3 操作依赖性
4．3 能量迹单点泄漏
4．3．1 信号与噪声
4．3．2 信噪比
4．4 能量迹多点特征
4．4．1 相关性
4．4．2 多元高斯模型
4．5 能量迹压缩
4．5．1 能量迹关联点
4．5．2 示例
4．6 置信区间与假设检验
4．6．1 采样分布
4．6．2 置信区间
4．6．3 μ的置信区间与假设检验
4．6．4 μx-μr的置信区间与假设检验
4．6．5 p的置信区间与假设检验
……

第5章 简单能量分析
第6章 差分能量分析
第7章 隐藏技术
第8章 对隐藏技术的攻击
第9章 掩码技术
第10章 对掩码技术的攻击
第11章 结论

参考文献
附录A 差分能量分析
附录B 高级加密标准
作者索引
主题索引

前言/序言

　　能量分析攻击是一种能够从密码设备中获取秘密信息的密码攻击方法，与其他攻击方法不同，这种攻击利用的是密码设备的能量消耗特征，而非密码算法的数学特性。能量分析攻击是一种非入侵式攻击，攻击者可以方便地购买实施攻击所需要的设备，所以这种攻击对智能卡之类的密码设备的安全性造成了严重威胁。
　　智能卡是应用最为广泛的密码设备。智能卡公司国际组织Eurosmart宣称，在近几年中，具有微处理器的智能卡的市场份额至少翻了一番。2003年，全球范围内发行的智能卡尚不足10亿，而到了2006年，这个数字将超过20亿。在这些智能卡中，大多数主要应用于电信、金融服务、政府服务、企业安全和付费电视等对安全敏感的行业和部门，智能卡是这些应用中最关键的部分，所以其安全性至关重要。
　　受研发相应防御对策需求的驱动，科研人员对能量分析攻击进行了深入细致的研究。能量分析攻击已经成为一个极具吸引力的科研领域。这一研究需要具有多方面的知识，包括密码学、统计学、测量技术和微电子学，能量分析攻击吸引了上述各个科研领域的科研人员，所以近年来涌现出了大量的相关科研论文。事实上，跟踪这些出版物并把握这些文献要旨之间的关系已非常困难。此外，目前尚缺乏一本能够使读者熟悉各种不同类型的能量分析攻击及防御对策的介绍性读物，本书旨在填补这项空白。
　　本书对能量分析攻击进行了全面的介绍。首先讨论密码设备、密码设备设计以及密码设备的能量消耗，接着简要介绍统计学和电子工程，旨在阐释各种不同的能量分析攻击及防御对策，本书的预期读者是任何具有密码学、安全或微电子背景的科研与工程技术人员。

能量分析攻击：揭示隐藏在硬件背后的秘密 在信息安全领域，我们常常将目光聚焦于软件层面的漏洞、加密算法的破解，或是网络协议的欺骗。然而，一个不容忽视的攻击维度，正悄然地从硬件层面渗透进来，那就是——能量分析攻击。它如同一双潜行的眼睛，能够窥探到电子设备在运行过程中所散发出的微弱能量波动，并从中提取出敏感信息，比如加密密钥、用户身份凭证，甚至是程序运行的内部状态。 《数学名著译丛：能量分析攻击》这本书，正是一部深入剖析这一前沿安全领域的重要著作。它并非一本简单的技术手册，而是一部融合了扎实的数学理论、精妙的信号处理技术以及深刻的安全哲学思想的集大成之作。本书旨在为读者构建起对能量分析攻击的全面认知，从理论基石到实战应用，从防御策略到未来展望，层层剥茧，深入浅出。 第一部分：理论基石——能量泄露的根源与数学模型 本书的开篇，将带领读者回到能量分析攻击的理论源头。为什么电子设备在执行计算任务时会产生可观测的能量波动？这是因为，电子元件在执行不同的逻辑操作（如0到1的翻转，或加法、乘位等运算）时，其功耗会呈现出细微的差异。这些差异，虽然微乎其微，却如同泄露的“手指印”，蕴含着设备内部活动的信息。 书中将详细阐述CMOS电路的功耗模型，解释为什么AND、XOR等基本逻辑门在执行不同输入时会消耗不同的能量。它会引入诸如“功耗模型”、“信号链”等关键概念，帮助读者理解能量波动是如何从芯片内部一路传递，直至外部可测量的信号。 更重要的是，本书将深入探讨支撑能量分析的数学框架。它会详细介绍傅里叶变换、小波分析、滤波器设计等信号处理的经典理论，以及如何运用这些工具来从嘈杂的测量数据中提取出有用的信息。读者将学习到如何构建数学模型来预测或解释能量泄露的模式，以及如何利用统计学和概率论来量化攻击的成功率和所需的数据量。 例如，书中可能会阐述“差分能量分析”（Differential Power Analysis, DPA）背后的数学原理。DPA通过测量大量加密操作的功耗轨迹，并根据明文或密文的特定比特值将这些轨迹分组，然后计算每组的平均功耗。如果某个密钥比特值是正确的，那么由该比特值驱动的功耗差异将会在平均值中显现出来，从而被检测到。本书将细致地讲解这种基于统计学差异的检测方法，以及它所依赖的概率分布和假设检验。 此外，书中还将触及更高级的数学概念，例如信息论在能量分析中的应用，如熵、互信息等，用以量化能量泄露所包含的信息量。它还会探讨贝叶斯推理等统计推断方法，如何在不确定和噪声的环境下，逐步更新对未知参数（如密钥）的估计。 第二部分：实战技术——从测量到密钥提取 在构建起坚实的理论基础后，本书将带领读者进入能量分析的实践环节。这一部分将详细介绍各种能量分析攻击的技术细节，从硬件平台的搭建到实际的数据采集与分析。 读者将了解到，进行能量分析攻击通常需要具备以下几个关键要素： 目标设备： 攻击的目标通常是内置了加密模块的嵌入式系统，如智能卡、微控制器、FPGA等。 测量设备： 高精度示波器、电流探头、放大器等是必不可少的硬件工具，用于捕捉设备运行时的微弱功耗信号。 攻击软件： 用于控制测量过程、采集数据、执行数据分析算法的软件工具。 本书将逐一介绍不同类型的能量分析攻击： 简单能量分析（Simple Power Analysis, SPA）： 专注于识别和分析单个或少数几个功耗轨迹中的模式，通常适用于对算法结构有一定了解的情况，例如通过观察乘法运算的功耗特征来推断密钥。 差分能量分析（Differential Power Analysis, DPA）： 这是最常用也是最强大的能量分析技术之一，如前所述，它利用大量的功耗轨迹进行统计分析，以区分不同密钥假设下的功耗差异。 相关功耗分析（Correlation Power Analysis, CPA）： 另一种重要的统计分析方法，它通过计算测量到的功耗信号与理论模型预测的功耗信号之间的相关性来推断密钥。 亚线性功耗分析（Sub-linear Power Analysis）： 探讨如何利用更少的数据量来实现攻击，这在实际应用中尤为重要，因为获取大量高质量的功耗数据可能非常困难。 故障注入与能量分析的结合： 某些情况下，能量分析攻击可以与故障注入技术结合，例如通过干扰电源供应产生错误的计算，观察由此产生的功耗变化，来辅助密钥提取。 本书将详细讲解这些攻击方法的具体步骤、所需的计算资源以及它们各自的优缺点。它会通过大量的案例研究和仿真实验，让读者清晰地理解每种攻击是如何一步步揭示出目标设备的秘密的。例如，在解析DPA攻击时，书中可能会演示如何针对AES加密算法，如何选择合适的“中间比特”（intermediate value）作为攻击的切入点，如何进行数据分组，以及如何使用统计检验来判断哪个密钥假设是正确的。 第三部分：防御策略——构建坚不可摧的硬件安全屏障 认识到能量分析攻击的强大威力，本书的第三部分将聚焦于如何有效地防御这类攻击。这不是一个简单的“一劳永逸”的问题，而是一个需要系统性思考和多层次防护的挑战。 书中将介绍多种防御策略，这些策略可以分为几个主要方向： 硬件层面的设计优化： 功耗均衡（Power Balancing）： 采用特定的硬件设计技术，使得不同操作的功耗差异尽可能减小，例如使用“伪随机”的逻辑操作来掩盖真实的操作，或者使用“闪烁”技术使得晶体管的开关行为更难预测。 噪声注入： 在信号链中引入额外的、难以预测的噪声，使得攻击者难以分辨真实信号与噪声的界限。 增加测量难度： 设计具有物理防护措施的芯片封装，增加探头接入的难度，或通过对芯片进行特殊处理，使其对外部测量不敏感。 软件层面的对抗措施： 掩码技术（Masking）： 将敏感数据（如密钥）进行“掩码”处理，使其在计算过程中以多个随机分量表示，从而使得任何单个分量的功耗波动都无法直接暴露敏感信息。 随机化（Randomization）： 在执行加密算法时引入随机化元素，使得每次执行的功耗轨迹都不同，增加了统计分析的难度。例如，随机化执行顺序、随机化中间变量。 冗余计算（Redundant Computation）： 执行多次相同的计算，并对结果进行比较，增加攻击的复杂度。 系统层面的安全加固： 安全芯片设计（Secure Chip Design）： 采用专门设计的安全芯片，其内部电路已经考虑了抗能量分析的特性。 物理入侵检测： 在设备中集成传感器，用于检测非法物理接触或测量行为，并在检测到异常时采取措施（如擦除密钥）。 本书将详细分析每种防御策略的原理，它们适用的场景，以及它们的局限性。它会通过对比分析，揭示出哪种防御策略在特定攻击场景下更为有效，并强调“安全深度”（Security in Depth）的概念，即结合多种防御手段，形成多层次的安全屏障。 第四部分：前沿探索与未来展望 作为一部数学名著的译丛，本书的最后一部分将超越现有技术，展望能量分析攻击领域的未来发展趋势和未解决的挑战。 读者将了解到： 更高级的能量分析技术： 例如，针对机器学习模型（如神经网络）的能量分析攻击，以及如何利用人工智能技术来自动化能量分析的过程。 多模态攻击： 结合能量分析与电磁分析、声学分析、时序分析等其他侧信道攻击技术，以应对更复杂的安全环境。 物联网（IoT）时代的挑战： 随着物联网设备的普及，其计算能力有限，安全性常常被忽视，能量分析攻击可能成为针对这些设备的潜在威胁。 标准化与法规： 探讨能量分析攻击相关的安全标准和法规的制定，以及如何将其纳入产品安全评估流程。 数学研究的新方向： 能量分析攻击的发展将继续推动相关数学领域的研究，例如在噪声环境下信号恢复、高维数据分析、复杂系统建模等方面。 本书将鼓励读者思考，在日益复杂的数字世界中，硬件安全的重要性将愈发凸显。能量分析攻击并非一个孤立的技术问题，而是深刻地触及了信息安全的本质——如何保护信息不被泄露，无论攻击者采用何种手段。 结语 《数学名著译丛：能量分析攻击》是一部极具价值的著作，它不仅能够帮助研究人员、工程师和安全专家深入理解能量分析攻击的原理和技术，更能为他们提供有效的防御思路和实践指导。通过阅读此书，读者将能够： 深刻理解侧信道攻击的运作机制， 认识到硬件安全性并非可有可无的附加项，而是现代信息安全体系不可或缺的关键一环。 掌握分析和量化能量泄露的方法， 能够基于数学和统计学原理，评估硬件设计的安全性。 熟悉各种能量分析攻击和防御技术， 能够为自己的产品和系统设计更 robust 的安全措施。 洞察该领域的最新发展和未来趋势， 从而在技术革新中保持领先地位。 本书的出版，无疑将为推动我国在硬件安全领域的理论研究和实践应用，注入新的活力。它是一扇通往隐藏在电子设备深处安全挑战的大门，等待着有志者去探索和征服。

评分☆☆☆☆☆

《数学名著译丛：能量分析攻击》这个书名，让我立刻感受到一种智识上的吸引力。作为一名对数学在现实世界中应用充满兴趣的读者，我对这种将抽象数学理论与实际的“攻击”概念相结合的书籍总是抱有极高的期待。“能量分析”本身就涵盖了对系统运作过程中能量流动、转化、以及效率的深入研究，而“攻击”则暗示着对这种能量分析结果的巧妙运用，可能是在寻找系统的薄弱环节，或者是在探索信息泄露的可能性。我猜想，这本书很可能是在讨论某种利用物理侧信道（side-channel）的攻击技术，例如，通过测量芯片在执行加密算法时消耗的微小功耗变化，来推断出密钥等敏感信息。这种对数学理论在安全攻防领域应用的探索，无疑是非常引人入胜的。我期待书中能够详细阐述相关的数学模型、统计方法以及算法，并且能够用清晰的语言解释其背后的逻辑，让我能够更深入地理解这种“能量分析攻击”的原理和威力。

评分☆☆☆☆☆

这本书名听起来就充满了“硬核”的气息，简直是为那些真正对数学的深度和应用有着强烈好奇心的读者量身定做的。我个人对这种将抽象数学概念与现实世界问题巧妙结合的书籍一直情有独钟。想象一下，那些经过无数数学家智慧沉淀下来的理论，如何能够被转化为解决实际难题的利器，光是这一点就足以让我迫不及待地想要翻开它。虽然我对“能量分析攻击”这个具体概念还不是非常了解，但“能量分析”本身就暗示着一种对系统运行状态、资源消耗等方面进行深入探究的可能性，而“攻击”则通常意味着发现系统弱点、进行优化或者防御。这种结合，很可能是在探讨某种信息安全、计算效率或者甚至是一些物理系统中的潜在风险与应对策略。我希望这本书能提供一种全新的视角，让我能够理解数学工具在这些领域的强大力量，并且能够启发我思考更多类似的跨学科应用。我猜想，书中很可能会涉及一些比较前沿的数学理论，比如数论、信息论、图论，甚至可能还有一些概率统计的深层应用，当然，这一切都只是我的初步推测，真正的惊喜还在书页之中等待我。

评分☆☆☆☆☆

读到《数学名著译丛：能量分析攻击》这个书名，我的第一反应是：这绝对是一本需要静下心来，慢慢品味的“硬菜”。“能量分析”听起来就涉及对系统运行过程中能量消耗、转化、以及潜在损耗的细致研究，而“攻击”则暗示着一种对这种能量分析结果的运用，可能是在寻找系统的漏洞，或者是在进行某种形式的对抗。我设想，这本书很可能在探讨如何通过深入理解系统在运作过程中对能量的利用和管理，来发现其内在的脆弱点。这也许与计算机科学中的一些功耗分析攻击（Power Analysis Attacks）有关，也可能触及到更广泛的物理或工程领域的安全问题。我非常好奇作者将如何将数学的严谨性与这种“攻击”的实际应用结合起来，是否会引入一些我尚未接触过的数学模型和分析方法。我希望这本书能够提供清晰的思路，让我能够理解其背后的数学逻辑，并且能够启发我从全新的角度审视我们周围的各种系统。

评分☆☆☆☆☆

我对《数学名著译丛：能量分析攻击》这本书的标题感到格外好奇。首先，“数学名著译丛”本身就代表着这是一部经过精心挑选、具有深远影响力的数学著作，而“能量分析攻击”则是一个颇具挑战性和前沿性的主题。这个组合让我联想到的是，在信息安全领域，是否存在一种通过分析系统在运行过程中所消耗的能量（例如电力消耗的微小波动）来推断其内部操作，进而进行信息窃取或破解的攻击方式。如果真是如此，那么这本书无疑是在揭示一种高深莫测的数学攻击手段。我迫切地想知道，作者是如何利用数学工具来量化和分析能量的，以及这些分析结果是如何被转化为实际的“攻击”策略的。这本书很可能涉及代数、微积分、概率论等基础数学知识，并在此基础上发展出更复杂的模型和算法。我期待它能提供一些令人惊叹的见解，让我能够一窥现代数学在信息安全领域所扮演的关键角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书名《数学名著译丛：能量分析攻击》瞬间吸引了我，它传递出一种深刻而专业的知识感。我一直认为，数学的魅力不仅仅在于其严谨的逻辑和优美的公式，更在于它能够渗透到我们生活的方方面面，解决看似复杂的问题。《能量分析攻击》这个主题，让我联想到的是对某种系统进行深入剖析，从而发现其“能量”流动中的薄弱环节，并可能以此为切入点进行“攻击”——当然，这里的“攻击”更多的是一种技术上的挑战和对系统安全性的验证。这让我对书中可能涉及的领域产生了极大的兴趣，我猜测它可能与网络安全、密码学、甚至是一些能源消耗优化方面有紧密的联系。这种将理论知识应用于实践，并针对潜在风险进行研究的图书，往往能够极大地拓宽读者的视野。我期待这本书能够用清晰易懂的语言，将复杂的数学概念和攻击原理娓娓道来，让我能够领略到数学在维护系统安全和优化资源利用方面的智慧光芒。

评分☆☆☆☆☆

书皮没封装好，书皮比书本小，不满意~

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很棒！经典教材！

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