一種防止功耗攻擊的電路的製作方法
2023-05-02 17:51:51 2
本發明實施例涉及數字電路
技術領域：
，尤其涉及一種防止功耗攻擊的電路。
背景技術：
：當前，片上系統是指在單一的晶片上集成了必要的全部或部分電子電路的電子器件，除包括一般的中央處理器，總線單元等數字邏輯電路，還集成了存儲器，電源系統，時鐘晶振等模擬模塊。安全soc是一個可信任的平臺模塊，一般可用於加解密，生成密鑰的晶片。可以為電腦，手機等終端提供加密和安全認證服務。但同時由於電子電路本身的一些特性，可能會通過功耗或電磁波等洩露安全信息。簡單功耗分析和差分功耗分析等都是利用晶片在計算過程中洩露的功耗信息對晶片進行攻擊的方法。攻擊者可以通過改變輸入信息，並分析數字電路的功耗信息以還原安全密鑰等受保護的重要信息。因此，如何防止電路的功耗信息洩露是一個亟待解決的技術問題。技術實現要素：為克服相關技術中存在的問題，本發明實施例提供一種防止功耗攻擊的電路。根據本發明實施例的第一方面，提供一種防止功耗攻擊的電路，所述電路包括：差分輸入轉換電路、目標電路以及差分輸出轉換電路；所述差分輸入轉換電路用於將源輸入信號轉換為所述源輸入信號和所述源輸入信號的反信號，並將所述源輸入信號和所述源輸入信號的反信號發送至所述目標電路；所述目標電路用於利用時鐘信號對所述源輸入信號和所述源輸入信號的反信號處理得到正向輸出信號和反向輸出信號，以及將所述正向輸出信號和所述反向輸出信號發送至所述差分輸出轉化電路；所述差分輸入轉換電路用於將正向輸出信號和反向輸出信號轉換為所述正向輸出信號，並輸出所述正向輸出信號。其中，所述差分輸入轉換電路包括同相器和反相器；所述同相器的輸入端用於接收所述源輸入信號；所述反相器的輸入端用於接收所述源輸入信號；所述同相器的輸出端與所述目標電路的第一輸入端相連接；所述反相器的輸出端與所述目標電路的第二輸入端相連接；其中，所述差分輸出轉換電路包括同相器、反相器和與門；所述同相器的輸入端與所述目標電路的第一輸出端相連接；所述第一輸入端用於輸出所述正向輸出信號；所述反相器的輸入端與所述目標電路的第二輸出端相連接；所述第二輸入端用於輸出所述反向輸出信號；所述同相器的輸出端與所述與門的第一輸入端相連接；所述反相器的輸出端與所述與門的第二輸入端相連接。其中，所述目標電路包括待保護電路和冗餘電路；所述待保護電路包括第一與門；所述冗餘電路包括第二與門、第三與門、或門以及時鐘；所述第一與門的第一輸入端為所述目標電路的第一輸入端；所述第一與門的第二輸入端為所述目標電路的第二輸入端；所述或門的第一輸入端為所述目標電路的第三輸入端；所述或門的第二輸入端為所述目標電路的第四輸入端；所述第一與門的輸出端與第二與門的第一輸入端相連接；所述或門的輸出端與所述第三與門的第一輸入端相連接；所述時鐘與所述第二與門的第二輸入端相連接，所述時鐘與所述第三與門的第二輸入端相連接；所述第二與門的輸出端和所述第三與門的輸出端均為所述目標電路的輸出端。其中，所述目標電路包括待保護電路和冗餘電路；所述待保護電路包括第一與門，所述冗餘電路包括第二與門、第三與門、或門以及時鐘；所述或門的第一輸入端為所述目標電路的第一輸入端；所述或門的第二輸入端為所述目標電路的第二輸入端；所述第一與門的第一輸入端為所述目標電路的第三輸入端；所述第一與門的第二輸入端為所述目標電路的第四輸入端；所述或門的輸出端與第二與門的第一輸入端相連接；所述第一與門的輸出端與所述第三與門的第一輸入端相連接；所述時鐘與所述第二與門的第二輸入端相連接，所述時鐘與所述第三與門的第二輸入端相連接；所述第二與門的輸出端和所述第三與門的輸出端為所述目標電路的輸出端。在本發明實施例的電路中，無論源輸入信號如何變化，在時鐘信號的一個周期內，目標電路的輸出信號存在一次從正向輸出信號到反向輸出信號的轉換，以及一次從反向輸出信號到正向輸出信號的轉換，有效地掩蓋了由於信號變化帶來的功耗差異，從而起到防止功耗信息洩露的效果。根據本發明實施例的第二方面，提供一種防止功耗攻擊的電路，所述電路包括：差分輸入轉換電路以及差分輸出轉換電路；所述差分輸入轉換電路的輸入端用於接收源輸入信號；所述差分輸入轉換電路的正向輸出端用於輸出所述源輸入信號；所述差分輸入轉換電路的反向輸出端用於輸出所述源輸入信號的反信號；所述差分輸入轉換電路的正向輸出端與所述差分輸出轉換電路的反向輸入端相連接；所述差分輸入轉換電路的反向輸出端與所述差分輸出轉換電路的正向輸入端相連接；所述差分輸出轉換電路的輸出端用於輸出所述差分輸出轉換電路的正向輸入端接收的信號。其中，所述差分輸入轉換電路包括同相器和反相器；所述同相器的輸入端用於接收所述源輸入信號；所述反相器的輸入端用於接收所述源輸入信號；所述同相器的輸出端與所述差分輸出轉換電路的反向輸入端相連接；所述反相器的輸出端與所述差分輸出轉換電路的同向輸入端相連接。其中，所述差分輸出轉換電路包括同相器、反相器和與門；所述同相器的輸入端與所述差分輸出轉換電路的反向輸出端相連接；所述反相器的輸入端與所述差分輸出轉換電路的同向輸出端相連接；所述同相器的輸入端用於接收所述差分輸入轉換電路的反向輸出端輸出的信號；所述反相器的輸入端用於接收所述差分輸入轉換電路的正向輸出端輸出的信號；所述同相器的輸出端與所述與門的第一輸入端相連接；所述反相器的輸出端與所述與門的第二輸入端相連接。在本發明實施例中，無論輸入信號如何變化，電路的輸出信號都會存在一次從正向輸出信號到反向輸出信號的轉換，以及一次從反向輸出信號到正向輸出信號的轉換，有效地掩蓋了由於信號變化帶來的功耗差異，從而起到防止功耗信息洩露的效果。其次，本發明實施例還可以抵消高電平和低電平本身帶來的電平差異。應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本發明實施例。附圖說明此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明實施例的原理。圖1是根據一示例性實施例示出的一種防止功耗攻擊的電路的框圖；圖2是根據一示例性實施例示出的一種差分輸入轉換電路的框圖；圖3是根據一示例性實施例示出的一種差分輸出轉換電路的框圖；圖4是根據一示例性實施例示出的一種目標電路的框圖；圖5是根據一示例性實施例示出的一種目標電路的框圖；圖6是根據一示例性實施例示出的一種防止功耗攻擊的電路的框圖。具體實施方式這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本發明實施例相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明實施例的一些方面相一致的裝置和方法的例子。圖1是根據一示例性實施例示出的一種防止功耗攻擊的電路的框圖，如圖1所示，該電路包括：差分輸入轉換電路1、目標電路2以及差分輸出轉換電路3；差分輸入轉換電路1的輸出端與目標電路2的輸入端相連接，目標電路2的輸出端與差分輸出轉換電路3的輸入端相連接。差分輸入轉換電路1用於將接收的源輸入信號轉換為源輸入信號和源輸入信號的反信號，並將轉換得到的源輸入信號和源輸入信號的反信號發送至目標電路2；目標電路2用於利用時鐘信號對源輸入信號和源輸入信號的反信號處理得到正向輸出信號和反向輸出信號，以及將正向輸出信號和反向輸出信號發送至差分輸出轉化電路3；差分輸出轉換電路3用於將正向輸出信號和反向輸出信號轉換為正向輸出信號，並輸出正向輸出信號。在本發明實施例中，差分輸入轉換電路1通過差分輸入轉換電路1的輸入端接收源輸入信號，然後將源輸入信號轉換為兩路輸入信號，分別為源輸入信號和源輸入信號的反信號；之後通過差分輸入轉換電路1的輸出端輸出源輸入信號和源輸入信號的反信號。由於差分輸入轉換電路1的輸出端與目標電路2的輸入端相連接，因此，目標電路2會通過目標電路2的輸入端接收到差分輸入轉換電路1的輸出端輸出的源輸入信號和源輸入信號的反信號，然後利用時鐘信號對源輸入信號和源輸入信號的反信號進行處理，得到兩路輸出信號，分別為正向輸出信號和反向輸出信號，之後通過目標電路2的輸出端輸出正向輸出信號和反向輸出信號。由於目標電路2的輸出端與差分輸出轉換電路3的輸入端相連接，因此，差分輸出轉換電路3會通過差分輸出轉換電路3的輸入端接收到目標電路2的輸出端輸出的正向輸出信號和反向輸出信號，並將正向輸出信號和反向輸出信號轉換為正向輸出信號，之後通過差分輸出轉換電路3的輸出端輸出正向輸出信號。在本發明實施例的電路中，無論源輸入信號如何變化，在時鐘信號的一個周期內，如圖1所示的目標電路2的輸出信號存在一次從正向輸出信號到反向輸出信號的轉換，以及一次從反向輸出信號到正向輸出信號的轉換，有效地掩蓋了由於信號變化帶來的功耗差異，從而起到防止功耗信息洩露的效果。其次，本發明實施例還可以抵消高電平和低電平本身帶來的電平差異。在本發明另一實施例中，參見圖2，差分輸入轉換電路1包括同相x1和反相器y1；同相器x1的輸入端用於接收源輸入信號；反相器y1的輸入端用於接收源輸入信號；同相器x1的輸出端與目標電路2的第一輸入端相連接；反相器y1的輸出端與目標電路2的第二輸入端相連接；在本發明實施例中，同相器x1的輸入端接收到的是源輸入信號，因此，同相器x1的輸出端輸出的也是源輸入信號。反相器y1的輸入端接收到的是源輸入信號，反相器b1的輸出端輸出的是源輸入信號的反信號。由於同相器x1的輸出端與目標電路2的第一輸入端相連接；反相器y1的輸出端與目標電路2的第二輸入端相連接；因此，目標電路2的第一輸入端接收到的是源輸入信號，以及，目標電路2的第二輸入端接收到的是源輸入信號的反信號。例如，在圖2所示的差分輸入轉換電路1中，源輸入信號為a，同相器x1的輸出端輸出的是源輸入信號a，反相器y1的輸出端輸出的是源輸入信號a的反信號！a。且同向器x1的輸出端輸出的源輸入信號a以及反相器y1的輸出端輸出的源輸入信號a的反信號！a均為目標電路2的輸入信號。在本發明又一實施例中，參見圖3，差分輸出轉換電路3包括同相器x2、反相器y2和與門z1；同相器x2的輸入端與目標電路2的第一輸出端相連接；目標電路2的第一輸入端用於輸出正向輸出信號；反相器y2的輸入端與目標電路2的第二輸出端相連接；目標電路2的第二輸入端用於輸出反向輸出信號；同相器x2的輸出端與與門z1的第一輸入端相連接；反相器b2的輸出端與與門z1的第二輸入端相連接。在本發明實施例中，同相器x2的輸入端接收到的是正向輸出信號，因此，同相器x2的輸出端輸出的也是正向輸出信號；反相器y2的輸入端接收到的是反向輸出信號，因此反相器b2的輸出端輸出的是正向輸出信號。由於同相器x2的輸出端與與門z1的第一輸入端相連接；反相器b2的輸出端與與門z1的第二輸入端相連接；因此，與門z1的第一輸入端接收到的是正向輸出信號，且，與門z1的第二輸入端接收到的也是正向輸出信號，進而與門z1的輸出端輸出的是正向輸出信號。例如，在圖3所示的差分輸出轉換電路1中，同相器x2的輸入端接收的是目標電路2的第一輸出端輸出的正向輸出信號c，反相器y2的輸入端接收的是目標電路2的第二輸出端輸出的反向輸出信號！c。因此，同相器x2的輸出端輸出的是正向輸出信號c，反相器y2的輸出端輸出的也是正向輸出信號c，由於同相器x2的輸出端輸出的正向輸出信號c與反相器y2的輸出端輸出的正向輸出信號c均為與門z1的輸入信號，因此，與門z1的輸出端輸出的信號為正向輸出信號c。在本發明又一實施例中，參見圖4，目標電路2包括待保護電路和冗餘電路；待保護電路包括第一與門d，冗餘電路包括第二與門e、第三與門f、或門g以及時鐘clk；第一與門d的第一輸入端為目標電路2的第一輸入端；第一與門d的第二輸入端為目標電路2的第二輸入端；或門g的第一輸入端為目標電路2的第三輸入端；或門g的第二輸入端為目標電路2的第四輸入端；第一與門d的輸出端與第二與門e的第一輸入端相連接；或門g的輸出端與第三與門f的第一輸入端相連接；時鐘clk與第二與門e的第二輸入端相連接，時鐘clk與第三與門f的第二輸入端相連接；第二與門e的輸出端和第三與門f的輸出端均為目標電路2的輸出端。本發明實施例是對待保護電路第一與門d增加了冗餘電路，但圖4所示的目標電路2的作用與第一與門d單獨所構成的電路的作用相同。本發明實施例中包括兩個源輸入信號，分別為第一源輸入信號和第二源輸入信號，且在第一源輸入信號和第二源輸入信號這兩個輸入信號中，經過差分輸入轉換電路1轉換得到的第一源輸入信號和第二源輸入信號作為第一與門d的兩個輸入信號，經過差分輸入轉換電路1轉換得到的第一源輸入信號的反信號和第二源輸入信號的反信號作為或門g的兩個輸入信號。時鐘信號clk作為第二與門e的一個輸入信號以及作為第三與門f的一個輸入信號。第二與門e的輸出信號為圖4所示的目標電路2的正向輸出信號，第三與門f的輸出信號為圖4所示的目標電路2的反向輸出信號。如此在時鐘信號的一個周期內，無論源輸入信號如何變化，如圖4所示的目標電路2的輸出信號存在一次從正向輸出信號到反向輸出信號的轉換，以及一次從反向輸出信號到正向輸出信號的轉換，有效地掩蓋了由於信號變化帶來的功耗差異，從而起到防止功耗信息洩露的效果。其中，圖4所示的目標電路2的真值表參見如下表1所示，其中a為第一源輸入信號，b為第二源輸入信號，！a為第一源輸入信號的反信號，！b為第二源輸入信號的反信號，clk為時鐘信號，c為正向輸出信號，！c為反向輸出信號。表1ab！a！bclkc！c00110010110001100100111000100011100011010010011001100100在本發明又一實施例中，參見圖5，目標電路2包括待保護電路和冗餘電路；待保護電路包括第一與門h，冗餘電路包括第二與門i、第三與門j、或門k以及時鐘clk；或門k的第一輸入端為目標電路2的第一輸入端；或門k的第二輸入端為目標電路2的第二輸入端；第一與門h的第一輸入端為目標電路2的第三輸入端；第一與門h的第二輸入端為目標電路2的第四輸入端；或門k的輸出端與第二與門i的第一輸入端相連接；第一與門h的輸出端與第三與門k的第一輸入端相連接；時鐘h與第二與門i的第二輸入端相連接，時鐘clk與第三與門k的第二輸入端相連接；第二與門i的輸出端和第三與門k的輸出端為目標電路2的輸出端。本發明實施例是對待保護電路或門k增加了冗餘電路，但圖5所示的目標電路2的作用於或門k所單獨構成的電路的作用相同。本發明實施例中包括兩個源輸入信號，分別為第一源輸入信號和第二源輸入信號，且在第一源輸入信號和第二源輸入信號這兩個輸入信號中，經過差分輸入轉換電路1轉換得到的第一源輸入信號和第二源輸入信號作為或門k的兩個輸入信號，經過差分輸入轉換電路1轉換得到的第一源輸入信號的反信號和第二源輸入信號的反信號作為第一與門h的兩個輸入信號，時鐘信號作為第二與門i的一個輸入信號以及作為第三與門k的一個輸入信號。第二與門i的輸出信號為圖5所示的目標電路2的正向輸出信號，第三與門k的輸出信號為圖5所示的目標電路2的反向輸出信號。如此在時鐘信號的一個周期內，無論源輸入信號如何變化，如圖5所示的目標電路2的輸出信號存在一次從正向輸出信號到反向輸出信號的轉換，以及一次從反向輸出信號到正向輸出信號的轉換，有效地掩蓋了由於信號變化帶來的功耗差異，從而起到防止功耗信息洩露的效果。其中，圖5所示的目標電路2的真值表參見如下表2所示，其中a為第一源輸入信號，b為第二源輸入信號，！a為第一源輸入信號的反信號，！b為第二源輸入信號的反信號，clk為時鐘信號，c為正向輸出信號，！c為反向輸出信號。表2ab！a！bclkc！c00110010110010100101011000100011100011010010011001100100圖6是根據一示例性實施例示出的一種防止功耗攻擊的電路的框圖，如圖6所示，該電路包括：差分輸入轉換電路1以及差分輸出轉換電路3；差分輸入轉換電路1的輸入端11用於接收源輸入信號；差分輸入轉換電路1的正向輸出端12用於輸出源輸入信號；差分輸入轉換電路1的反向輸出端13用於輸出源輸入信號的反信號；差分輸入轉換電路1的正向輸出端12與差分輸出轉換電路3的反向輸入端31相連接；差分輸入轉換電路1的反向輸出端13與差分輸出轉換電路3的正向輸入端32相連接；差分輸出轉換電路3的輸出端33用於輸出差分輸出轉換電路3的正向輸入端32接收的信號。圖6所示的電路的作用與非門單獨所構成的電路的作用相同。在本發明實施例的電路中，假設輸入信號為正向信號，差分輸入轉換電路1將正向信號轉化為一個正向信號和一個反向信號；差分輸入轉換電路1的正向輸出端12輸出正向信號，差分輸入轉換電路1的反向輸出端13輸出反向信號，由於差分輸入轉換電路1的正向輸出端12與差分輸出轉換電路3的反向輸入端31連接，且差分輸入轉換電路1的反向輸出端13與差分輸出轉換電路3的正向輸入端32連接，如此，差分輸出轉換電路3的正向輸入端32接收到的是反向信號，差分輸出轉換電路3的反向輸入端31接收到的是正向信號，這樣，差分輸出轉換電路3的輸出端33輸出的是反向信號。如此實現從正向信號到反向信號的轉換。也即，在上述轉換過程中，無論輸入信號如何變化，如圖6所示的電路的輸出信號都會存在一次從正向輸出信號到反向輸出信號的轉換，以及一次從反向輸出信號到正向輸出信號的轉換，有效地掩蓋了由於信號變化帶來的功耗差異，從而起到防止功耗信息洩露的效果。其中，圖6所示的電路的真值表參見如下表3所示。a為差分輸入轉換電路1的正向輸出端12輸出的正向信號，！a為差分輸入轉換電路1的反向輸出端13輸出反向信號，c為差分輸出轉換電路3的反向輸入端31接收到的正向信號，！c差分輸出轉換電路3的正向輸入端32接收到的反向信號。表3a！ac！c01101001在本發明另一實施例中，差分輸入轉換電路1包括同相器和反相器；同相器的輸入端用於接收源輸入信號；反相器的輸入端用於接收源輸入信號；同相器的輸出端與差分輸出轉換電路3的反向輸入端相連接；反相器的輸出端與差分輸出轉換電路3的同向輸入端相連接。在本發明又一實施例中，差分輸出轉換電路3包括同相器、反相器和與門；同相器的輸入端與差分輸出轉換電路3的反向輸出端相連接；反相器的輸入端與差分輸出轉換電路3的同向輸出端相連接；同相器的輸入端用於接收差分輸入轉換電路1的反向輸出端輸出的信號；反相器的輸入端用於接收差分輸入轉換電路1的正向輸出端輸出的信號；同相器的輸出端與與門的第一輸入端相連接；反相器的輸出端與與門的第二輸入端相連接。本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明實施例的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明實施例的一般性原理並包括本發明實施例未公開的本
技術領域：
中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明實施例的真正範圍和精神由所附的權利要求指出。應當理解的是，本發明實施例並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本發明實施例的範圍僅由所附的權利要求來限制。當前第1頁12