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近年来对数据安全的要求逐渐提高，密码系统的安全性变得尤为重要。混沌系统因其伪随机性、对初始条件极为敏感等优良特征被应用于密码学中。混沌密码系统的安全性一般通过经典的统计学测试来进行评估，例如SP800-22测试，雪崩测试等，对混沌密码系统的攻击也主要使用数学手段。然而密码系统运行时会泄露能耗、电磁、声音等旁路信息，这些信息往往和密码系统所处理的数据有关。旁路攻击利用密码系统所处理的中间数据和旁路信息之间的联系，可以极大地缩小密钥的搜索空间，从而对密码系统进行高效攻击。许多在数学上被证明安全的密码算法，例如高级加密标准（AdvancedEncryption Standard，AES），数据加密标准（Data Encryption Standard，DES）等算法，均受到了旁路攻击的严重威胁。但是目前对混沌密码算法进行旁路攻击的研究较少，所以本文分别对应用代替-置换网络（Substitution-Permutation Network,SP）和费斯妥（Feistel）结构的两种混沌分组密码系统进行能量分析攻击，并进一步提出相应的防护方案。研究的主要内容有：
1.使用旁路攻击验证SP结构的混沌密码系统的硬件安全性。根据SP分组密码的结构，设计了一个基于SP结构的混沌分组密码算法，并通过常用统计学测试比如SP800-22测试，雪崩测试等对其统计学安全性进行了测试，之后在Atmel XMEGA128D4单片机上实现了该算法。最后针对该算法进行了能量分析攻击，实验结果表明虽然该密码系统通过了统计学测试，但仍然存在被旁路攻击破解的可能。
2.使用旁路攻击验证Feistel结构的混沌密码系统的硬件安全性。作为一种分组密码算法的常用结构，Feistel具有结构简单，资源消耗小等优点。本文选取一个经典的Feistel结构混沌分组密码系统，对其进行能量分析攻击。并详细对比了在不同的攻击点处进行攻击时的效率，实验结果表明在50条明文之内即可破解密码系统所使用的轮密钥。
3.对SP结构的混沌分组密码系统增加了掩码和随机化操作顺序等防护策略。在算法层面上进行防护设计可以在较低的成本内对系统进行升级。之后对该密码系统进行安全性评估，使用350组明文进行能量分析攻击，正确密钥和错误密钥无法分离，证明了该防护策略的可行性。
1.使用旁路攻击验证SP结构的混沌密码系统的硬件安全性。根据SP分组密码的结构，设计了一个基于SP结构的混沌分组密码算法，并通过常用统计学测试比如SP800-22测试，雪崩测试等对其统计学安全性进行了测试，之后在Atmel XMEGA128D4单片机上实现了该算法。最后针对该算法进行了能量分析攻击，实验结果表明虽然该密码系统通过了统计学测试，但仍然存在被旁路攻击破解的可能。
2.使用旁路攻击验证Feistel结构的混沌密码系统的硬件安全性。作为一种分组密码算法的常用结构，Feistel具有结构简单，资源消耗小等优点。本文选取一个经典的Feistel结构混沌分组密码系统，对其进行能量分析攻击。并详细对比了在不同的攻击点处进行攻击时的效率，实验结果表明在50条明文之内即可破解密码系统所使用的轮密钥。
3.对SP结构的混沌分组密码系统增加了掩码和随机化操作顺序等防护策略。在算法层面上进行防护设计可以在较低的成本内对系统进行升级。之后对该密码系统进行安全性评估，使用350组明文进行能量分析攻击，正确密钥和错误密钥无法分离，证明了该防护策略的可行性。