Instructor软件功能介绍

侧信道分析理论与技术是密码工程的重要知识点与科研方向，未来具有广阔的应用前景，目前高校、研究所以及相关企事业单位对该研究领域广泛关注。然而在教学或科研过程中，用户面临的主要问题有：

• 缺乏采集设备，示波器和探头较难选型

• 缺乏被分析设备，以及采集被分析设备侧信息的渠道

• 缺乏实验评估，对自主科研成果无法用实验衡量其效率或横向对比

侧信道分析教学科研实验套件由北京数缘科技有限公司自主研发于2016年，型号为MMSCASet-03。套件分别选用8051单片机、简单/高级能量分析仪、PicoScope数字示波器作为目标设备、采集接口和采集设备，可配合侧信道分析教学科研实验软件Instructor实现计时分析、能量分析、电磁分析等多种侧信道分析实验。套件包含开源的Instructor软件、开源的待测单片机密码算法程序、参考资料、教学课件、实验指导书、课后习题、示例波形、软件工具安装包、以及十余种侧信道分析案例，可广泛应用于密码侧信道分析相关的教学演示、大创竞赛、毕业设计、科研验证、安全性检测等场景。

第八届“侧信道分析实验”培训会议将近（），考虑到目前仍有准备参会的学员不熟悉Instructor软件，笔者将为大家介绍其“基于神经网络的AES算法模板攻击”功能。

神经网络是人工智能的一个分支，神经网络最初的目标是以人脑的工作方式来解决问题，这个网络通常使用例子来“学习”，而无需对每个问题进行编程。该实验是将模板建立与模板匹配交给神经网络来执行，最终达到恢复密钥的目的。

（1）采集建模和分析波形

用户可自行向单片机中下载AES算法的S-box运算程序，选择“模板波形 T1”，采集到程序运行过程中S盒代换的能量波形，如下图所示，并以字节为单位开展相关能量分析实验。在采集完“模板波形T1”后，选择“待分析波形T2”进行采波。

（2）模板建立

在完成建模和分析波形的采集后，再进行“创建均值模板”操作计算泄露位值。在该步骤中，可以通过观察模板波形的重合度判断模板的采集效果，若重合度不高则需要重新采集模板。

（3）模板训练

完成“模板建立”操作后，在“神经网络训练”界面使用推荐参数开始模板训练，完成后效果如下图所示，在5000次迭代之后神经网络训练的精准度达到90%以上，损失达到20以内。

（4）密钥恢复

最后在“神经网络测试”界面进行测试HW和恢复密钥操作，得到神经网络判断的结果及其恢复的密钥值，如下图所示。

北京数缘科技有限公司成立于2015年，地点位于北京市海淀区中关村，是专门从事密码领域技术服务与教学科研实验设备的研制、销售的国家高新技术企业。自创立开始，数缘科技始终坚持自主研发、技术创新和顶尖设计，积极推广同领域国内外先进的测评、科研与教学实验设备，为客户量身定制国际前沿技术的实验套件和技术服务。数缘科技高举“引领侧信道分析前沿，彰显密码学技术魅力”的旗帜，创办了国内影响力最大的侧信道分析培训会议、学术会议，研发了侧信道分析测评套件、侧信道分析教学科研实验套件、密码学教学实验套件等多个侧信道分析与密码技术相关工具，广泛应用于国内外多家事业单位、高等院校、国有企业和民营企业。