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基于软硬协同的侧信道防御关键技术研究的开题报告
一、选题背景
当前，侧信道攻击已成为一种严重的安全威胁。侧信道攻击是指攻击者不直接攻击计算机系统本身，而是针对计算系统的周边环境或不合理的设计来发动攻击。主要有功耗分析攻击、时序分析攻击、电磁泄漏攻击和温度分析攻击等。这些攻击方式都可以窃取目标计算系统的密钥等敏感信息，给信息安全带来极大威胁。
目前，侧信道攻击的防御技术主要有软件和硬件两种方案。软件方案主要是利用安全算法，可以通过添加噪音或降低时钟频率来减小侧信道攻击的效果。而硬件方案则是通过将特定的硬件设计，在降低芯片功耗的同时保持数据加密运算，从而使攻击者难以窃取当前系统所处理的密钥信息。
然而，单纯的软件或硬件防御方案均存在局限性。软件方案在保证安全的同时，会影响系统的性能和速度。硬件方案则需要重复设计和制造计算机芯片，成本较高，远不能满足随着技术的发展，计算中心的处理速度和存储容量不断提高的需求。因此，为了更好地解决侧信道攻击问题，必须同时优化软硬件两方面技术，实现软硬件协同，才能更好地保障信息的安全。
二、研究目的与重要性
本研究旨在探索基于软硬协同的侧信道防御关键技术，采用硬件方案减小芯片功耗同时通过软件方案保证信息的安全，并在与其他防御方案对比实验中验证该技术的有效性和可行性。
本研究的重要性体现在以下几个方面：
1.能够增强计算机系统的安全性，在防范侧信道攻击方面起到良好的保护作用，有助于进一步提高信息安全保障的水平。
2.有助于降低防御成本，通过实现软硬件协同，能够减少重复设计和制造计算机芯片的时间和成本。
3.为关注信息安全领域的科研人员提供新思路和新技术，并有望探索出一些针对信息安全问题的新途径，有助于推动信息安全领域的发展和前进。
三、研究内容和方法
本研究的内容主要包括：侧信道攻击及其特点、现有的防御方案、基于软硬协同的侧信道防御技术、相关性能评价和对比试验等方面。具体研究方法如下：
1.对现有侧信道攻击的方法进行梳理和整理，归纳侧信道攻击的相关特点和技术基础，探索其发展及危害。
2.总结现有的侧信道防御方案，包括软件方案和硬件方案的原理，并分析其优缺点。
3.提出一种基于软硬协同的侧信道防御技术，并围绕该技术展开研究和实验。
4.设计本研究的实验环境和实验流程，记录并分析实验数据，评价本研究提出的侧信道防御技术的实际效果和应用可行性。
四、预期成果和创新点
本研究的预期成果包括：
1.对侧信道攻击及其特点进行了全面的分析和阐释，从技术角度探讨了侧信道攻击如何窃取计算机系统的敏感信息。
2.从现有的安全防御方案中提炼出优点和不足，并围绕软硬件协同方案，提出了一种基于软硬协同的侧信道防御技术。
3.针对提出的技术方案，进行相关性能和安全可行性测试，评估技术可行性和实际效果。
本研究的创新点主要体现在：
1.本研究采用软硬件协同方案，综合利用软件防御和硬件防御的优点，使防御方案更加完善和高效。
2.本研究提出的侧信道防御技术，具有实施简便、成本低廉、性能好的特点，有望在实际应用中得到较好的推广和使用。
3.本研究的实验结果能够有效地评估该技术的可行性和实际效果，并且对同类型的侧信道防御技术的研究也将带来新的启示和方向。
五、研究进度安排
本研究预计历时10个月完成，具体进度如下：
第1-3个月：对侧信道攻击及其特点进行分析和学习，收集相关的论文文献，总结现有的防御方案。
第4-6个月：通过对已有研究的整合，提出一种基于软硬协同的侧信道防御技术，并阐明其原理和优势。
第7-8个月：针对提出的技术方案，进行相关性能和安全可行性测试，评估技术可行性和实际效果。
第9-10个月：对实验结果进行进一步分析和总结，写出最终的研究报告并进行答辩。
六、参考文献
1.Jin,H.,Zhou,J.,Mohanram,K.andMukhopadhyay,D.,2020.Side-channelattackandcountermeasureforhardwaresecurity:Asurvey.IEEETransactionsonEmergingTopicsinComputing,8(2),pp.292-304.
2.Marsono,M.N.,Iwamoto,M.,Homma,N.andHatanaka,T.,2016.System-leveldesignapproachforside-channelattackresistantprocessorwithsecretcustominstruction.IEEETransactionsonVeryLargeScaleIntegration(VLSI)Systems,25(6),pp.2132-2142.
3.Padmanabhan,V.andRanganathan,K.,2021