智能卡安全机制、攻击方法及防范策略(2)

4　智能卡的防范策略

针对智能卡的以上种种攻击方法,下面我们来分析一下应对各种攻击的防范策略。

4. 1　物理攻击的防范策略

①减小形体尺寸:使攻击者无法使用光学显微镜来分析芯片的电路结构,但仍无法抵制高倍显微镜。

②多层电路设计:将包含敏感数据的层隐藏在较不敏感的层之下,使得微探针技术的使用受到一定限制。

③顶层传感器保护网:在芯片的表面加上一层格状的带有保护信号的激活网络,当入侵行为发生时,该信号中断,使内存的内容清零。

④锁存电路:在智能卡的处理器中设置锁存位。当出现异常情况时,它会发出锁存信号,立即清除芯片中的敏感数据。

4. 2　逻辑攻击的防范策略

①结构化设计:以小的功能模块构建软件,使程序易于理解和校验

②正规的校验:使用数学模型进行功能校验

③测试:对软件的运行情况进行测试

4. 3　DPA攻击的防范策略

应对DPA攻击的安全策略基本分为三个层面:硬件、软件和应用层面:

(1)硬件层面的防范措施:

①采用平衡电路降低信号能量,以及设置金属防护以抑制电磁发射。

②执行并行随机处理来加大幅值噪声水平。

③随时处理中断引入的时间噪声和不同的时钟频率。对差分轨迹进行计算机处理的基础是轨迹可排列。在加入轨迹之前处理器的工作步骤应是同步的。时间噪声会防止或至少妨碍轨迹很好地排列。

(2)软件层面的防范措施:

①采用随机处理顺序来减少相关的信号。例如,算法中的平行置换(诸如DES中的S盒)可依随机的顺序来完成,置换的数目重新排序,则可将一次置换产生的信号分解。

②利用随机延时和改变路径来增加计时噪声。计时噪声会妨碍轨迹的排列,并降低差分轨迹的质量。

(3)应用层面的防范措施:

①设置计数器,用于限制攻击者试探的次数。连续三次P IN校验失败后自锁是防范差分能量分析的有效方法。

②限制加密算法中输入输出的控制和可见度。如果只能选择部分输入,或只有部分算法的结果返回,攻击者就无法完成差分能量分析。

5　结束语

智能卡应用系统的安全环境很复杂,智能卡攻击方法的有效性以攻击者所获得的效益高于其耗费的时间、精力、经费等作为标准,防范措施的技巧多在于增加攻击成功的难度和成本。然而这些防范措施将增加设计的复杂程度和成本。因此在具体应用时必须根据系统所要求的安全级别,来探索在降低安全威胁与增加安全成本之间寻找最佳平衡点的安全设计策略。