AES（高級加密標準）作為全球廣泛使用的對稱加密算法，其安全性分析及檢測是密碼學工程落地的核心環節。以下從加密實現完整性、側信道防護、抗攻擊能力三個維度，系統性梳理AES檢測的關鍵項目及技術要點：
一、算法實現完整性檢測
驗證算法是否符合NIST FIPS 197標準，確保數學層面的正確性：
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參考測試向量驗證
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邊界條件測試
- 空數據加密（Zero-length plain）
- 全0/全1密鑰及明文輸入
- 多區塊數據的分段加密測試
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模式合規性檢測
- CBC模式的初始化向量（IV）隨機性檢測
- GCM模式的認證標簽長度驗證（96/128bit）
- CTR模式計數器溢出處理邏輯
二、物理層側信道泄露檢測
識別硬件實現中的信息泄露風險點：
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時序分析（Timing Attack）
- 檢測密鑰擴展、輪函數執行時間的密鑰相關性
- 工具：Oscar測時分析平臺，精度需達納秒級
- 典型漏洞：查表操作緩存命中差異（如早期OpenSSL漏洞）
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功耗分析（Power Analysis）
- 簡單功耗分析（SPA）：識別S盒操作特征波形
- 差分功耗分析（DPA）：通過5000+次采樣破解密鑰
- 檢測點：列混淆階段的32位異或操作功耗特征
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電磁輻射（EM Emission）
- 使用近場探頭定位AES協處理器電磁泄漏
- 分析電磁信號與輪密鑰加（AddRoundKey）的相關性
三、抗密碼分析攻擊能力驗證
評估算法實現對理論攻擊的抵抗力：
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差分密碼分析測試
- 構造輸入差分Δ=0x00800000的1000組明密文對
- 驗證10輪AES的實際差分概率是否低于2^(-150)
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相關密鑰攻擊檢測
- 測試密鑰擴展算法對弱密鑰的抵抗力
- 驗證是否存在滿足(Ka ⊕ Kb, Kc ⊕ Kd)形式的密鑰對
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錯誤注入攻擊（Fault Attack）
- 激光注入攻擊：在第9輪S盒操作時引發位翻轉
- 檢測錯誤密文能否通過差分分析恢復密鑰
四、實現安全性增強檢測
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白盒加密實現審計
- 驗證查表混淆（Table Shuffling）有效性
- 檢測是否存在密鑰明文字段殘留（如內存dump測試）
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隨機化執行防護
- 驗證輪函數執行順序隨機化（如ShiftRows隨機延遲）
- 內存地址隨機化（ASLR）對DOP攻擊的緩解效果
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抗量子計算特性
- Grover算法下密鑰強度評估：
- AES-128 → 等效64bit（需遷移至AES-256）
五、檢測工具鏈及標準
| 檢測類型 |
推薦工具 |
標準依據 |
| 功能驗證 |
CryptHOL、AVISPA |
FIPS 197/ISO/IEC 18033 |
| 側信道分析 |
ChipWhisperer、DPA Workstation |
CC EAL5+ |
| 形式化驗證 |
ProVerif、Tamarin |
NIST SP 800-90B |
| 性能基準測試 |
OpenSSL Speed、ARM裸機性能計數器 |
ETSI TS 103 457 |
結語
AES檢測需建立從數學理論到物理實現的立體化評估框架。重點需關注：
- 側信道防護需結合掩碼技術（如Ishai-Sahai-Wagner方案）
- 實時監測加密芯片的電磁指紋變化（基線偏移>5%需告警）
- 定期更新測試向量庫，覆蓋新型攻擊模式（如量子啟發式攻擊）
通過多維度交叉驗證，確保AES實現既滿足算法理論安全性，又能抵御實際物理環境中的攻擊威脅。
CMA認證
檢驗檢測機構資質認定證書
證書編號：241520345370
有效期至：2030年4月15日
CNAS認可
實驗室認可證書
證書編號：CNAS L22006
有效期至：2030年12月1日
ISO認證
質量管理體系認證證書
證書編號：ISO9001-2024001
有效期至：2027年12月31日
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