密码故障分析与防护 [Fault Analysis in Cryptography] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[法] Marc，Joye，[英] Michael，Tunstall 著，赵新杰，郭世泽，张帆 等 译

图书标签:

• 密码学
• 故障分析
• 侧信道攻击
• 硬件安全
• 软件安全
• 安全漏洞
• 密码系统
• 信息安全
• 嵌入式安全
• 容错计算

出版社： 科学出版社有限责任公司

ISBN：9787030450227

版次：1

商品编码：11824828

包装：平装

外文名称：Fault Analysis in Cryptography

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

页数：315

字数：401000

正文语种：中文

内容简介

　　密码设备运行环境在受到外界干扰时，密码运算会被注入故障从而产生错误，利用这些错误信息进行的密码分析称为密码故障分析。当前，故障分析攻击已对各类密码模块的安全性构成了严峻的威胁。《密码故障分析与防护》是国际上一本关于密码故障分析与防护的综合性编写，系统地阐述了针对不同密码算法实现的故障分析原理、技术方法以及防护对策。
　　全书共5个部分，由18章组成。第1章为第一部分，介绍了密码旁路分析和故障分析的关系。第2～6章为第二部分，阐述了分组密码故障分析与防护技术。
　　第7～13章为第三部分，阐述了公钥密码故障分析与防护技术。第14～15章为第四部分。阐述了序列密码故障分析与防护技术，以及攻击防护措施对密码实现抗功耗旁路攻击的影响。第16～18章为第五部分，给出了故障注入技术及物理实验细节。
　　《密码故障分析与防护》可作为网络空间安全、密码学、计算机科学、微电子学等专业高年级本科生和研究生相关课程的教材，也可供相关领域的教学、科研和工程技术人员阅读参考。

内页插图

目录

中文版序
序
前言

绪论
第1章 旁路分析及其与故障攻击的相关性
1.1 引言
1.2 背景介绍
1.3 简单功耗分析
1.3.1 案例研究：RSA签名运算SPA
1.3.2 案例研究：AES加密SPA
1.3.3 案例研究：文件访问SPA
1.4 差分功耗分析
1.4.1 基于DPA的故障注入触发
1.5 高级场景
1.6 小结

私钥密码体制故障分析
第2章 分组密码攻击
2.1 引言
2.2 利用相同输出的分组密码攻击
2.2.1 三种相似却不同的故障分析方法
2.2.2 AES按位碰撞/无效故障分析
2.2.3 DES碰撞故障分析
2.2.4 针对抗DPA的AES实现的CFA攻击
2.2.5 针对外部编码DES实现的IFA攻击
2.2.6 针对AES的被动和主动组合攻击
2.3 针对分组密码的其他故障攻击
2.3.1 减少密码算法轮数
2.3.2 破坏DES的掩码S盒
第3章 DES差分故障分析
3.1 引言
3.2 数据加密标准
3.3 基本攻击
3.3.1 第16轮攻击
3.3.2 第15轮攻击
3.3.3 攻击结果
3.4 攻击的通用化以及向中间轮的扩展
3.4.1 通用DFA的基本原理
3.4.2 错误密钥区分器
3.4.3 攻击结果
3.4.4 基于解密问询器将攻击扩展至前几轮
3.5 基于内部碰撞的前几轮故障攻击
3.5.1 符号说明和定义
3.5.2 攻击描述
3.5.3 攻击改进
3.5.4 选择较好的特征
3.5.5 攻击结果
第4章 AES差分故障分析
4.1 引言
4.2 针对AES算法的DFA
4.2.1 AES密码DFA原理
4.2.2 AES标准DFA
4.2.3 AES中间轮DFA
4.2.4 AES对角线DFA
4.2.5 AES前几轮DFA
4.3 针对AES的DFA方法比较
4.3.1 故障模型
4.3.2 对比分析
4.4 防御对策
4.5 小结

第5章 对称密码算法抗故障攻击防御对策
第6章 AES故障攻击防御对策

公钥密码体制故障分析
第7章 经典RSA实现差分故障分析综述
第8章 RSA.CRT实现故障攻击
第9章 椭圆曲线密码系统故障攻击
第10章 基于故障检测的Ecc故障攻击防御对策
第11章 基于非线性鲁棒编码的抗故障注入攻击密码设备设计
第12章 结合格基规约的签名故障攻击
第13章 配对密码学故障攻击

混合部分
第14章 序列密码故障攻击
第15章 故障攻击防御对策对抗功耗分析攻击能力的影响故障攻击实现
第16章 微处理器攻击中的故障注入技术
第17章 密码电路全局故障
第18章 针对评估板的故障注入和密钥恢复实验
参考文献

《解码迷局：现代信息安全中的密码学漏洞探索与对策》 信息时代，数据如同新的石油，其价值与日俱增。从个人隐私的敏感信息到国家关键基础设施的运行数据，都依赖于强大的加密技术来保障安全。然而，任何技术都不是完美无缺的，密码学也概莫能外。当理论上的坚不可摧遭遇现实世界的复杂干扰与巧妙攻击时，便可能出现“密码故障”，暴露数据的脆弱性，甚至引发灾难性的安全事件。《解码迷局：现代信息安全中的密码学漏洞探索与对策》正是一部深入剖析这一关键领域、揭示密码学运作深层机制、并提供切实防护策略的力作。 本书并非简单罗列已知的密码算法或破解技巧，而是以一种系统性的、由浅入深的视角，带领读者踏上探索密码学世界中“脆弱环节”的旅程。它旨在解答那些隐藏在加密过程背后，关于“为什么”和“如何”的深层疑问：那些看似牢不可破的加密体系，究竟在哪些地方存在被攻击的可能？攻击者又是如何利用这些微小的裂痕，最终瓦解看似坚固的防御？而我们，作为信息安全的守护者，又该如何未雨绸缪，构建更具韧性的安全壁垒？ 一、 密码学的基石与现实的挑战：理论与实践的鸿沟 本书的开篇，将首先回顾密码学的基本原理。我们将一同审视那些构建起现代数字世界安全基石的经典加密算法，例如对称加密中的AES，以及非对称加密中的RSA和ECC。然而，本着“知己知彼”的原则，在深入理解其理论优势的同时，本书也敏锐地捕捉到理论模型与现实应用之间的潜在差距。 现实世界的密码学应用，远比实验室中的纯粹数学模型复杂得多。硬件的局限性、软件的实现错误、通信协议的交互漏洞、甚至人为的疏忽，都可能成为攻击者有机可乘的入口。本书将细致地分析这些“现实因素”如何侵蚀理论上的安全承诺。例如，在硬件层面，我们将会探讨侧信道攻击（Side-Channel Attacks），包括功耗分析（Power Analysis）和电磁辐射分析（Electromagnetic Analysis），它们如何通过监测加密设备在运算过程中泄露的物理信息来推断密钥。在软件层面，本书将深入剖析实现层面的常见误区，例如不安全的随机数生成、缓冲区溢出、整数溢出等，这些在编程中看似不起眼的瑕疵，却可能成为致命的安全隐患。 二、 洞悉攻击者的视角：从理论到实践的攻击链 要有效抵御攻击，首先要理解攻击者的思维方式和常用手段。《解码迷局》将带领读者换位思考，以攻击者的视角审视密码学系统的薄弱环节。本书将系统性地梳理各类密码分析技术，并不仅仅局限于理论上的数学破解，而是更加侧重于实际可行的攻击场景。 我们将深入探讨以下几个关键的攻击领域： 数学分析的极限与旁门左道： 虽然许多现代密码算法在数学上被认为是安全的，但历史上不乏算法被破解的案例。本书将回顾一些经典的密码分析案例，分析其被攻破的根本原因，并探讨现有算法在特定数学模型下的潜在脆弱性。这包括对分组密码的差分分析（Differential Cryptanalysis）和线性分析（Linear Cryptanalysis），以及对公钥密码的因数分解（Factoring）和离散对数（Discrete Logarithm）问题的研究。 侧信道攻击的演进： 如前所述，侧信道攻击已经成为现代密码学安全评估中不可忽视的组成部分。本书将详细介绍不同类型的侧信道攻击，分析其工作原理、所需的攻击设备、以及针对不同加密硬件（如CPU、FPGA、ASIC）的特有攻击方法。我们将探讨如何通过分析运算过程中的时间、功耗、电磁泄露等信息，逐步还原加密密钥。 故障注入攻击的破坏力： 故障注入攻击（Fault Injection Attacks）则是一种更为主动的攻击方式，它通过向加密设备注入错误的信号或数据，使其在运算过程中产生异常，从而导致密文的改变，并可能泄露敏感信息。本书将剖析不同类型的故障注入技术，如电压毛刺（Voltage Glitches）、时钟毛刺（Clock Glitches）、激光注入（Laser Injection）等，并分析这些故障如何影响加密算法的执行，进而被用于密钥恢复或揭示算法的内部状态。 协议层面的漏洞： 许多密码安全事件并非源于算法本身的缺陷，而是源于其所部署的应用协议的漏洞。本书将详细审视TLS/SSL、SSH、IPsec等广泛使用的安全协议，分析它们在握手过程、密钥交换、数据加密和身份验证等方面可能存在的安全隐患。例如，重放攻击（Replay Attacks）、中间人攻击（Man-in-the-Middle Attacks）以及针对特定密码套件的弱点。 人为因素与社会工程学： 即使拥有最先进的加密技术，人为的疏忽和不当的操作也可能导致安全漏洞。本书将探讨社会工程学攻击如何绕过技术层面的防护，例如通过钓鱼邮件、社交媒体诱骗等方式获取用户的私钥或密码。此外，还包括对密钥管理不善、配置错误、以及缺乏安全意识等问题的深入剖析。 三、 构建坚不可摧的防御体系：主动防御与加固策略 在充分理解了潜在的风险之后，本书的核心价值将体现在提供一套全面、系统、可行的防护策略。我们并非仅仅停留在“发现问题”，而是着眼于“解决问题”，并构建更具弹性和韧性的安全体系。 本书将围绕以下几个关键方向，详细阐述密码学故障的防护与加固： 安全的算法设计与选择： 强调选择经过广泛审查、具有良好安全记录的密码算法。探讨算法设计的安全性原则，例如不可区分性（Indistinguishability）和不可预测性（Unpredictability），并关注算法在不同应用场景下的适用性。 鲁棒的软件实现： 强调安全编码实践，包括输入验证、内存安全、防止缓冲区溢出和整数溢出等。详细介绍如何正确使用加密库，避免常见的API滥用。 抵御侧信道攻击的硬件与软件对策： 介绍各种对抗侧信道攻击的技术，包括引入随机延迟（Randomization）、引入噪声（Dithering）、数据掩码（Masking）以及对硬件进行物理屏蔽等。本书将具体分析这些技术在不同硬件平台和软件环境下的实现细节和有效性。 防止故障注入的机制： 探讨如何通过硬件设计上的冗余检查、错误检测码（Error Detection Codes）、以及在软件层面引入校验和（Checksums）和容错逻辑来检测和抵御故障注入攻击。 强化协议安全性： 深入分析如何正确配置和部署安全协议，例如使用最新的TLS版本、禁用不安全的密码套件、实施强身份验证机制等。探讨针对特定协议的攻击的缓解措施，如使用序号（Sequence Numbers）防止重放攻击。 安全的密钥管理： 强调密钥的生命周期管理，包括密钥的生成、存储、分发、使用、更新和销毁。介绍硬件安全模块（HSM）等安全设备在密钥保护中的作用。 安全审计与漏洞评估： 强调定期对密码系统进行安全审计和渗透测试的重要性。介绍各种漏洞扫描工具和渗透测试方法，以及如何利用这些工具来发现潜在的密码学故障。 持续的安全意识培养： 强调人员安全意识的重要性，包括用户培训、安全策略的制定和执行、以及建立有效的安全事件响应机制。 《解码迷局：现代信息安全中的密码学漏洞探索与对策》的最终目标，是为信息安全从业人员、密码学研究者、软件开发者以及任何关注数据安全的人士，提供一个清晰、全面且实用的知识框架。本书将帮助读者不仅理解密码学的美妙与强大，更能洞悉其潜在的危机，并掌握构建一个更加安全、可信赖的数字世界的关键技能。它将激励读者从被动的防御者转变为主动的守护者，在信息安全这场永无止境的博弈中，始终保持警惕，不断进步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人惊叹，它不仅为我打开了通往密码学故障分析世界的大门，更让我看到了这个领域背后隐藏的复杂性和挑战性。作者以一种极其细致的笔触，描绘了那些可能潜藏在加密算法中的“隐患”。他并非一味地强调技术的强大，而是以一种更加务实和批判性的眼光，去审视技术的局限性。我印象深刻的是，作者在分析完各种故障后，并没有停留在对问题的描述上，而是积极地提出了一系列行之有效的防护措施。这些措施涵盖了从理论设计到实际部署的各个环节，具有很强的可操作性。而且，作者在书中并没有回避一些前沿的研究方向和尚未完全解决的难题，这让我感受到了这个领域的活力和不断发展的生命力。这本书的语言风格非常有吸引力，作者的笔触细腻而富有洞察力，他善于引导读者进行思考，激发读者对问题的深入探究。阅读这本书，让我感到仿佛置身于一个高水平的学术研讨会，与作者一起，共同探索信息安全领域的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我最大的感受，就是一种“防患于未然”的哲学。作者以一种非常审慎的态度，带领读者审视密码学系统中可能出现的各种“意外”。他并非仅仅是展示那些已经发生的“事故”，而是着重于揭示这些事故发生的“可能性”，以及如何通过更精巧的设计和更严谨的审查，来规避这些风险。他的分析充满了前瞻性，让我意识到，在追求高效和便捷的同时，我们更应该关注系统的健壮性和鲁棒性。书中对于各种防护措施的阐述，并非是简单的罗列，而是深入探讨了其背后的原理和适用场景，让我能够根据实际需求，选择最适合的防护方案。我特别欣赏作者对于“人为因素”在故障发生中的作用的分析，这提醒我们，技术固然重要，但人的因素同样不可忽视。这本书的叙述方式非常流畅，作者的表达方式非常具有启发性，他善于运用类比和比喻，将复杂的概念变得易于理解。阅读这本书的过程，就像是在进行一场思想的“深度体检”，让我们重新审视自己对信息安全的理解。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己对信息安全领域有了全新的认识。作者通过对密码学中各种“故障”的深入剖析，揭示了看似牢不可破的加密体系背后，可能存在的脆弱之处。他并没有局限于对具体算法的攻击，而是从更深层次的角度，探讨了导致这些故障的根源，例如设计上的缺陷、实现的漏洞、甚至是人为的操作失误。这本书的结构安排非常合理，从基础概念的梳理，到各种故障模式的分类，再到具体的分析方法和防护措施，层层递进，逻辑清晰。我尤其喜欢作者在介绍每一种故障时，都会引用大量的实例，这些实例都非常有代表性，能够帮助我们更直观地理解抽象的概念。而且，作者在讨论防护策略时，并没有给出“万能药”，而是强调了综合治理和多层次防护的重要性，这让我意识到，信息安全是一个持续对抗和不断演进的过程。这本书的语言风格非常专业，但又不会过于晦涩，作者在行文中尽量避免使用过多的技术术语，或者对必要的技术术语进行详细解释，使得非专业背景的读者也能理解。总的来说，这是一本非常有价值的参考书，对于提升信息安全意识和专业技能都有很大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的震撼，远不止于知识的增长，更是一种思维方式的重塑。作者以一种近乎艺术的手法，将原本枯燥的密码学故障分析过程，描绘得波澜壮阔。他深入浅出地剖析了各种密码系统在设计、实现和应用过程中可能出现的“软肋”，这些“软肋”并非是显而易见的bug，而是隐藏在逻辑深处、数学模型中的微妙瑕疵，就像一块精美的瓷器上，可能存在着难以察觉的裂痕。他通过详细的案例分析，让我们看到了这些看似微小的故障，是如何被别有用心的人利用，进而导致灾难性的后果。更令我印象深刻的是，作者在分析故障的同时，并没有停留在“发现问题”的层面，而是积极地探索“解决之道”。他提出的防护策略，既有理论上的高度，又不失工程上的可行性，很多建议都具有极强的指导意义，让人读完后，能够立刻思考如何在自己的工作中加以应用。这本书的语言风格非常有特色，既有学术的严谨，又不乏文学的韵味，阅读过程非常愉悦，甚至会让人产生一种“欲罢不能”的感觉。我强烈推荐这本书给所有对信息安全领域感兴趣的人，无论你是初学者还是资深专家，都能从中受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是太出乎意料了！我原本以为会是一本枯燥的技术手册，但读起来却像是在解一个精心设计的谜题。作者的叙述方式非常引人入胜，他并没有直接抛出晦涩的公式和复杂的算法，而是从一个更加宏观的视角切入，让我们理解密码学并非只是冰冷的数学游戏，而是与信息安全、甚至是国家安全息息相关的关键领域。他通过大量的真实案例，比如历史上的破译事件，巧妙地将理论知识融入其中，让我感觉自己就像一个侦探，在追寻那些隐藏在代码深处的线索。一开始，我担心自己会跟不上节奏，但作者的讲解循序渐进，每一个概念都解释得清晰透彻，甚至会时不时地用一些生动形象的比喻来帮助理解，比如将加密算法比作一把复杂的锁，而密钥就是打开它的钥匙，但有时候，这把锁本身可能就存在着设计上的漏洞，这就是“故障”的由来。这本书最大的亮点在于，它并没有止步于理论分析，而是花了不少篇幅讨论如何“防护”，这让我意识到，仅仅了解问题是不够的，更重要的是如何去解决它，如何构建更安全、更可靠的密码系统。这种实践性的指导，对于想要将理论知识应用于实际工作的读者来说，无疑是巨大的价值。我尤其欣赏作者在描述一些高级概念时，能够保持简洁明了，避免了不必要的术语堆砌，让原本可能令人望而生畏的技术内容变得平易近人。