功耗分析：SPA 与 DPA
采集功耗轨迹，并执行简单功耗分析和差分功耗分析
功耗分析：SPA 与 DPA 是 CoddyKit 上的免费 Cryptology Academy 课时。 这是第 2 节课，共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 Cryptology Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 Cryptology Academy 课程共包含 4 节课。
什么是功耗分析？
功耗分析测量设备在执行密码运算期间消耗的瞬时电功率。功耗取决于正在处理的数据，因此会泄露秘密密钥位。
简单功耗分析（SPA）
在 SPA 中，攻击者会目视检查单条功耗轨迹。平方—乘法模幂运算会泄露指数：乘法步骤的功耗特征不同于单独平方步骤的功耗特征。
差分功耗分析（DPA）
DPA 使用多条功耗轨迹进行统计分析。攻击者固定单个密钥位假设，根据预测的中间值对轨迹进行分组，并寻找相关性峰值。
汉明重量模型
一个关键假设是：功耗与正在处理的值中 1 位的数量（汉明重量）成正比。这一假设对低频 CMOS 逻辑电路很适用。
相关功耗分析（CPA）
CPA 使用中间值预测汉明重量与每个时间采样点的实测功耗之间的 Pearson 相关性。正确的密钥假设会产生最高的相关性。
实际采集功耗轨迹
研究人员会将电流检测电阻与目标设备串联，并使用示波器或 ChipWhisperer 开发板，以 100 MS/s 或更高的采样率将轨迹数字化。
针对 AES 的 DPA：恢复密钥
针对 AES 的第一轮：对于 256 个密钥字节候选值中的每一个，预测 SubBytes 输出的汉明重量，并与功耗轨迹进行相关分析。正确的字节会以约 0.9 以上的相关性脱颖而出。
高阶 DPA
带掩码的实现会将每个中间值拆分为随机份额。二阶 DPA 使用乘积或绝对差组合函数，结合两个时间点（份额和掩码）。
针对 RSA 平方—乘法运算的 DPA
攻击者可以通过选择消息攻击，在多条功耗轨迹中区分仅平方与先平方后乘的功耗模式，从而恢复 RSA 私钥指数的各个位。
工具与平台
开源 ChipWhisperer 平台提供用于采集、轨迹对齐和 CPA 的硬件与 Python 软件。它开箱即用地支持 AES、RSA 和 ECC 目标设备。
知识检查
在相关功耗分析中，正确的密钥假设与错误假设有何区别？
课程回顾
SPA 通过目视读取单条轨迹；DPA 对多条轨迹使用统计分析。CPA 使用汉明重量模型计算 Pearson 相关性。防护措施包括掩码，以及针对 ECC 使用随机化射影坐标。
常见问题解答
「功耗分析：SPA 与 DPA」课时是免费的吗？
是的 — 「功耗分析：SPA 与 DPA」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 Cryptology Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 Cryptology Academy 课程共包含 4 节课。
「功耗分析：SPA 与 DPA」这节课中我会学到什么？
采集功耗轨迹，并执行简单功耗分析和差分功耗分析 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 Cryptology Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。
学习 Cryptology Academy 需要有经验吗？
无需任何先前经验。CoddyKit 上的 Cryptology Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 2 节课，共 4 节。
「功耗分析：SPA 与 DPA」课时需要多长时间？
大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。
我能在这节 Cryptology Academy 课中编写并运行代码吗？
能。每节 Cryptology Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。
此课程中的所有课时
- 时序攻击：从执行时间提取密钥
- 功耗分析：SPA 与 DPA
- 电磁与声学侧信道
- 对策：掩码、盲化与恒定时间代码