CN106603219A - 采集系统运行功耗信息的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采集系统运行功耗信息的装置，用CPU的GPIO接口分别模拟实现7816接口和IIC接口，通过CPU的固件切换，两个接口分时工作；7816接口的时钟信号线与IIC接口的时钟信号线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线，该时钟信号线与一双向隔离芯片的输入端相连接，该双向隔离芯片的输出端与待测设备(7816接口设备和IIC接口设备)的时钟信号端相连；7816接口的数据线与IIC接口的数据线共用一根信号线，7816接口的电源线与IIC接口的电源线共用一根信号线，7816接口的地线与IIC接口的地线共用一根信号线。本发明能够分别采集7816接口和IIC接口系统运行功耗信息，准确记录待测设备工作时的功耗变化信息。

Description

采集系统运行功耗信息的装置
技术领域
本发明涉及密码系统的旁路功耗分析安全领域，特别是涉及一种可分别采集7816接口和IIC接口系统运行功耗信息的装置。
背景技术
密码分析是密码学的重要分支，典型的密码分析通常不考虑密码系统的具体实现，而是仅通过数学推理、统计分析、高性能计算、可证明安全等途径来发现密码系统中的密钥信息或不安全因素，这些分析方法主要包括差分分析、线性分析、相关密钥分析、代数分析、线性逼近、困难问题求解、归约证明等。而在实际中，密码系统通常是以硬件或以硬件为表现形式的软件来实现的，譬如智能卡、RFID、密码协处理器、SoC密码芯片、密码机等。在这些密码系统的实现环境中，攻击者不仅可以进行“黑盒”询问，而且往往还可以通过反向工程和微探测技术等手段获得算法的硬件结构和编码实现方法，并可以观察和测量密码变换的运行时间、能量消耗、电磁辐射等信息，甚至还可以“干预”密码变换的正常运行使其出错。攻击者利用这些额外的信息有可能实现比“黑盒攻击”更有效地密码破译。人们通常把这种环境下的攻击称为“旁路攻击(Side Channel Attack)”。由于其高效的攻击性能和较低廉的攻击成本，旁路攻击已经引起了国际学术界、工业界以及各国政府的高度重视和关注，成为密码分析和密码工程领域发展最为迅速的方向之一。
目前，旁路攻击的主要手段包括功耗分析(Power Analysis)、电磁辐射分析(EMAnalysis)、故障攻击(Fault Attack)和时序攻击(Timing Attack)等四种。其中，功耗分析是通过采集密码系统运行时的功耗数据，然后利用统计学和信号处理的方法找出数据中与密码算法执行有关的信息，再结合电路的运行特征进行密钥破解。旁路功耗分析包含两个过程，即数据采集的物理过程和数据分析的数学过程。
在安全技术领域，安全加解密设备的接口主要为7816接口，目前市场上有基于7816接口的功耗采集设备，但是只能采集7816接口的系统运行功耗信息。还有一些基于IIC接口的安全加解密芯片。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种采集系统运行功耗信息的装置，能够分别采集7816接口和IIC接口系统运行功耗信息，准确记录待测设备工作时的功耗变化信息。
为解决上述技术问题，本发明的采集系统运行功耗信息的装置是采用如下技术方案实现的：
用CPU(微控制器)的GPIO接口分别模拟实现7816接口和IIC接口，通过CPU的固件切换，两个接口分时工作；7816接口的时钟信号线与IIC接口的时钟信号线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线，该时钟信号线与一双向隔离芯片的输入端相连接，该双向隔离芯片的输出端分别与待测设备的7816接口和IIC接口的时钟端相连接；
7816接口的数据线与IIC接口的数据线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线；7816接口的电源线与IIC接口的电源线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线；7816接口的地线与IIC接口的地线共用一根信号线；分别与待测设备的7816接口和IIC接口的相应端相连接。
本发明与现有技术相比，在一套系统中通过微控器的GPIO口分别实现7816通信协议和IIC通信协议，可以与7816接口和IIC接口的待测设备进行通信，并实时采集待测设备的运行时功耗信息。时钟信号线经过隔离芯片ADuM1250ARZ后，时钟信号线上引入的毛刺被平滑，减少了时钟信号线给系统带来的干扰信号。
本方法用同一套设备分时分别对7816接口和IIC接口的加解密系统进行功耗采集，能够有效的降低功耗采集器的生产成本，减小功耗采集器的体积，可准确的记录待测设备工作时的功耗变化信息。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是所述采集系统运行功耗信息的装置实施例一结构图；
图2是所述采集系统运行功耗信息的装置实施例二结构图。
具体实施方式
所述采集系统运行功耗信息的装置，针对在安全技术领域的功耗分析，对待测设备工作时的功耗变化进行实时采集和记录的需求，用同一个物理接口，兼容目前主要功耗采集设备的7816接口，并且可以与IIC接口的安全加密设备通信，共用一套信号放大电路，分别采集到7816接口和IIC接口的安全加密设备的运行时功耗信息，实时记录待测设备的功耗变化。
结合图1、2所示，所述采集系统运行功耗信息的装置，用CPU的GPIO接口分别模拟实现7816接口和IIC接口；7816接口和IIC接口不同时工作，通过CPU的固件切换，两个接口分时工作。7816接口的时钟信号线与IIC接口的时钟信号线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线，该时钟信号线与一双向隔离芯片如：ADuM1250ARZ的输入端相连接，其输出端分别与待测设备的7816接口和IIC接口的时钟端相连接。7816接口的数据线与IIC接口的数据线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线；7816接口的电源线与IIC接口的电源线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线；7816接口的地线与IIC接口的地线共用一根信号线；分别与待测设备的7816接口和IIC接口的相应端相连接。
微控制器与电脑相连接。
所述双向隔离芯片不仅限于ADuM1250ARZ。
以上通过具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种采集系统运行功耗信息的装置，其特征在于：
用CPU的GPIO接口分别模拟实现7816接口和IIC接口，通过CPU的固件切换，两个接口分时工作；7816接口的时钟信号线与IIC接口的时钟信号线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线，该时钟信号线与一双向隔离芯片的输入端相连接，该双向隔离芯片的输出端与待测设备的7816接口和IIC接口的时钟端相连接；
7816接口的数据线与IIC接口的数据线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线；7816接口的电源线与IIC接口的电源线共用一根信号线，共同占用一根CPU的GPIO线；7816接口的地线与IIC接口的地线共用一根信号线；分别与待测设备的7816接口和IIC接口的相应端相连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述双向隔离芯片为ADuM1250ARZ型芯片。
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