CN108243126B - 一种确定差拍错位点的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种确定差拍错位点的方法及装置，包括用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点；计算以相关性错位点为起点，并回溯一个设定的窗口值内，侧信道信号和参考信号的数据差值的绝对值，得到一差异时序信号；根据差异时序信号，确定侧信道信号的差拍错位点。本发明实施例实现了在对齐侧信道信号和参考信号的过程中，精确定位差拍错位点的方案，进而实现了侧信道信号和参考信号对齐的精确性，提高了检测侧信道攻击的效果。

Description

一种确定差拍错位点的方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种确定差拍错位点的方法及装置。

背景技术

加密对于计算装置和网络系统来说是一个非常重要的安全组成部分。但是，没有安全系统是绝对可靠的，目前出现了越来越多的攻击安全设备的手段，侧信道攻击就是其中一种。

侧信道攻击(Side Channel Attack，简称SCA),又称边信道攻击，这种攻击方式是针对加密电子设备在运行过程中的时间消耗、功率消耗或者电磁辐射消耗等时间序列数据的信息泄露，而对加密电子设备进行攻击的方法，这类攻击方法的有效性远高于密码分析的数学方法，给安全设备带来了严重的威胁，因此对于侧信道攻击的防范也变得越来越重要。

为了防止安全设备遭受侧信道攻击，需要对安全设备进行检测，以确定其是否存在被侧信道攻击的可能性。但是在采样侧信道数据的过程中，由于采样起始点偏移、内部时钟漂移、或者内部运算加入了随机扰乱计算等原因，采样得到的侧信道数据一般都需要在时域进行对齐。在对齐侧信道信号的过程中，准确找到侧信道信号中的差拍错位点至关重要。

发明内容

本发明的实施例提供了一种确定差拍错位点的方法及装置，实现了在对齐侧信道信号和参考信号的过程中，精确定位差拍错位点的方案，进而实现了侧信道信号和参考信号对齐的精确性，提高了检测侧信道攻击的效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种确定差拍错位点的方法，包括用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点；计算以所述相关性错位点为起点，并回溯一个所述设定的窗口值内，所述侧信道信号和参考信号的数据差值的绝对值，得到一差异时序信号；根据所述差异时序信号，确定所述侧信道信号的差拍错位点。

从上述方案可以看出，本发明实施例首先通过设定一窗口值和相关性阈值的方法找到侧信道信号的相关性错位点，即从侧信道信号的起始点开始，计算侧信道信号和参考信号的相关性，找到相关值小于设定的相关性阈值的时间点。再以找到的相关性错位点为起点，回溯一个设定的窗口值，计算侧信道信号和参考信号的差异数据的绝对值，也就是以相关性错位点为起点，往左移动一个窗口值的距离，并计算在这个距离内的侧信道信号和参考信号的差异数据的绝对值，得到侧信道信号和参考信号的差异时序信号，再根据这个差异时序信号，确定侧信道信号的差拍错位点，不同于现有技术中直接通过相关性阈值和窗口值确定差拍错位点的方法。

另一方面，本发明实施例还提供了一种确定差拍错位点的装置，包括相关性错位点确定模块，用于用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点；差异时序信号模块，用于计算以所述相关性错位点为起点，并回溯一个所述设定的窗口值内，所述侧信道信号和参考信号的数据差值的绝对值，以得到一差异时序信号；差拍错位点确定模块，用于根据所述差异时序信号，确定所述侧信道信号的差拍错位点。

综上，本发明实施例提供了一种新的确定侧信道信号的差拍错位点的方法及装置，通过计算以相关性错位点为起点，回溯一个设定的窗口值内的侧信道信号和参考信号的数据差异的绝对值，得到差异绝对值曲线，在该差异绝对值曲线中，寻找差异最小的点作为侧信道信号的差拍错位点，通过这种方式寻找到的差拍错位点更为精确，进而基于这种方式确定的差拍错位点的侧信道信号的对齐就更为精确，因此，本发明实施例提供的确定差拍错位点的方法，提高了侧信道检测的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例提供的未对齐起始点的侧信道信号和参考信号；

图1b为本发明实施例提供的已对齐起始点的侧信道信号和参考信号；

图1c为本发明实施例提供的找到差拍错位点的侧信道信号和参考信号；

图2a为本发明实施例提供的待对齐的侧信道信号和参考信号；

图2b为本发明实施例提供的找到差拍错位点的侧信道信号；

图2c为本发明实施例提供的基于差拍错位点进行分割的侧信道信号和参考信号；

图2d为本发明实施例提供的基于差拍错位点对齐的侧信道信号和参考信号；

图3为本发明实施例提供的确定差拍错位点的方法流程图；

图4为本发明实施例提供的侧信道信号和参考信号的差异时序信号；

图5为本发明实施例提供的基于差异时序信号对齐的侧信道信号和参考信号；

图6为本发明实施例提供的确定差拍错位点的装置结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在对侧信道信号对齐之前，首先要找到侧信道信号相对于参考信号的差拍错位点，现有技术中，寻找差拍错位点的过程一般为：先将参考信号和侧信道信号的起始点进行对齐，然后取一个窗口值W和一个相关性阈值E，沿着起始点已经对齐的两条信号波形，以窗口值计算两者的相关性，并将计算得到的相关性和设定的相关性阈值E进行比较，如果发现某个时间点的相关性计算结果小于相关性阈值E，则判断该时间点为差拍错位时间点。

举例来说，如图1a所示，图中所示的箭头左边为参考信号，右边为待对齐的侧信道信号，在图中两者的起始点还未对齐，将侧信道信号沿着箭头所指方向左移，将待对齐的侧信道信号的起始点与参考信号的起始点对齐，见图1b。可以看出，待对齐的侧信道信号中，还有一部分干扰波形。沿着已对齐起始点的两条信号数据，以窗口W计算侧信道信号和参考信号的相关性，并和相关性阈值E比较大小，在往后挪动的过程中，发现如图1c中竖直虚线所在时间点的相关性计算结果小于相关性阈值E，则判断该时间点为差拍错位点。

但是，上述方案中所用到的相关性阈值E是估算出来的，将其用于差拍错位点的判断，可能会存在不准确性，也就是说，如果相关性阈值E估算不准确，那么使用E判断出来的差拍错位点也会不准确，用不准确的差拍错位点对侧信道信号进行对齐，那么，对齐结果也会不准确。

如图2a所示，带有干扰波形的为待对齐的侧信道信号的波形，以宽度为W的窗口值，通过相关性计算得到如图2b所示的通过相关性阈值E定位的差拍错位点，也就是相关性错位点，以该相关性错位点分割侧信道数据，如图2c，那么在将侧信道信号和参考信号对齐时，就需要将相关性错位点之后的侧信道信号的波形往后挪动，才能与参考信号对齐，如图2d所示。将侧信道信号的波形分割后，需要从a位置挪动到b位置，才能与参考信号对齐，这样a和b之间就有一段空隙，见图2d中的长度为L的波形段，需要从参考信号的波形中截取同样长度的波形填充到这段空隙中，因为截取过来的是参考信号的一段波形，所以这段波形无法体现出侧信道信号和参考信号的运算差异性，所以从体现差异性的意义上将，这一段共用波形是无效数据。

基于上述问题，本申请实施例提出了一种新的确定差拍错位点的方法，首先通过相关性阈值和窗口找到相关性错位点，即执行步骤S101：用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点。依然以图2a中的侧信道信号和参考信号为例，通过相关性阈值和窗口值找到如图2b所示的相关性错位点，之后执行步骤S102：计算以相关性错位点为起点，并回溯一个设定的窗口值内，侧信道信号和参考信号的数据差值的绝对值，得到一差异时序信号。如图4所示为差异时序信号，图中的C为执行步骤S101得到的相关性错位点，图4所示的差异时序信号也就是以C为起点，往左移动一个设定的窗口值，如W，这段时间内的数据差值的绝对值曲线。实际操作中，在执行步骤S103根据差异时序信号，确定侧信道信号的差拍错位点时，从该绝对值曲线的尾部，也就是C点开始往左查找波峰，以查找到的第一个波峰左边的第一个波谷为侧信道信号的差拍错位点，如图4所示的C’点就是差拍错位点。

以C’点分割侧信道信号，并以C’为对齐点，对侧信道信号和参考信号进行对齐，同样需要将侧信道信号向右挪动一段距离之后才可以对齐，同样需要从参考信号的波形中截取一段波形将侧信道信号补齐，如图5所示，长度为L’的波形为两者共用的部分。结合图2a，可以看出，侧信道信号和参考信号共用的部分大部分都是干扰波形。

结合图4和图5，可以看出，采用本发明实施例提供的确定差拍错位点的方法，在对齐的过程中，从确定的差拍错位点分割侧信道信号之后，从参考信号波形中截取用来补齐侧信道信号的波形大部分都是干扰波形，而干扰波形是为了加密加入到侧信道信号中的，并不是侧信道信号的有效数据部分，因此，不影响侧信道信号的有效性，即使需要截取参考信号的波形补齐，也能体现出运算差异性。因为补齐的波形是干扰数据，所以我们也可以将这一段干扰波形从待对齐的侧信道信号中删除。

还有一种情况是，如果找不到波峰，则以从该差异时序信号尾部往左查找到的第一个波谷为侧信道信号的差拍错位点(图中未示出)。

可选地，在计算出侧信道信号和参考信号的绝对值曲线之后，为了减少干扰，还可以对该绝对值曲线进行低通滤波。

需要说明的是，在执行步骤S101时，操作过程可以为：用设定的窗口值计算已对齐起始点的所述侧信道信号和所述参考信号之间的相关值；将所述相关值小于设定的相关性阈值的时间点判断为所述侧信道信号的相关性错位点。

综上，本发明实施例提供的确定差拍错位点的方法，首先通过设定的窗口值和相关性阈值定位相关性错位点，通过计算以相关性错位点为起点，回溯一个设定的窗口值内的侧信道信号和参考信号的数据差异的绝对值，得到差异绝对值曲线，在该差异绝对值曲线中，寻找差异最小的点作为侧信道信号的差拍错位点，通过这种方式寻找到的差拍错位点更为精确，进而基于这种方式确定的差拍错位点的侧信道信号的对齐就更为精确，因此，本发明实施例提供的确定差拍错位点的方法，提高了侧信道检测的效果。

基于同样的发明构思，如图6所示，本申请实施例还提供了一种确定差拍错位点的装置，包括相关性错位点确定模块，用于用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点；差异时序信号模块，用于计算以所述相关性错位点为起点，并回溯一个所述设定的窗口值内，所述侧信道信号和参考信号的数据差值的绝对值，以得到一差异时序信号；差拍错位点确定模块，用于根据所述差异时序信号，确定所述侧信道信号的差拍错位点。

可选地，差拍错位点确定模块具体用于从所述差异时序信号的尾部往左查找波峰；以查找到的第一个波峰左边的第一个波谷为所述侧信道信号的差拍错位点。

可选地，从所述差异时序信号的尾部往左查找波峰之后还包括：若查找不到波峰，则以所述差异时序信号往左查找到的第一个波谷为所述侧信道信号的差拍错位点。

可选地，该装置还包括低通滤波器，用于对所述差异时序信号模块中，计算得到的数据差值的绝对值进行低通滤波。

可选地，相关性错位点确定装置具体用于用设定的窗口值计算已对齐起始点的所述侧信道信号和所述参考信号之间的相关值；将所述相关值小于设定的相关性阈值的时间点判断为所述侧信道信号的相关性错位点。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种确定差拍错位点的方法，其特征在于，该方法包括：

用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点；

计算以所述相关性错位点为起点，并回溯一个所述设定的窗口值内，所述侧信道信号和参考信号的数据差值的绝对值，得到一差异时序信号；

从所述差异时序信号的尾部往左查找波峰；

以查找到的第一个波峰左边的第一个波谷为所述侧信道信号的差拍错位点。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述从所述差异时序信号的尾部往左查找波峰之后还包括：

若查找不到波峰，则以所述差异时序信号尾部往左查找到的第一个波谷为所述侧信道信号的差拍错位点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到一差异时序信号之前还包括：

将计算得到的所述数据差值的绝对值进行低通滤波。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点的步骤具体为：

用设定的窗口值计算已对齐起始点的所述侧信道信号和所述参考信号之间的相关值；

将所述相关值小于设定的相关性阈值的时间点判断为所述侧信道信号的相关性错位点。

5.一种确定差拍错位点的装置，其特征在于，该装置包括：

相关性错位点确定模块，用于用设定的窗口值和相关性阈值确定侧信道信号的相关性错位点；

差异时序信号模块，用于计算以所述相关性错位点为起点，并回溯一个所述设定的窗口值内，所述侧信道信号和参考信号的数据差值的绝对值，以得到一差异时序信号；

差拍错位点确定模块，用于从所述差异时序信号的尾部往左查找波峰；以查找到的第一个波峰左边的第一个波谷为所述侧信道信号的差拍错位点。

6.根据权利要求5所述的装置 ，其特征在于，所述从所述差异时序信号的尾部往左查找波峰之后还包括：

若查找不到波峰，则以所述差异时序信号往左查找到的第一个波谷为所述侧信道信号的差拍错位点。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

低通滤波器，用于对所述差异时序信号模块中，计算得到的数据差值的绝对值进行低通滤波。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述相关性错位点确定模块具体用于：

用设定的窗口值计算已对齐起始点的所述侧信道信号和所述参考信号之间的相关值；

将所述相关值小于设定的相关性阈值的时间点判断为所述侧信道信号的相关性错位点。

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