Phân tích, đánh giá hiệu quả các phương pháp mặt nạ chống tấn công DPA cho AES trên Smart Card

Journal of Science and Technology on Information security 
46 No 1.CS (11) 2020 
Phân tích, đánh giá hiệu quả các phương 
pháp mặt nạ chống tấn công DPA 
cho AES trên Smart Card 
Nguyễn Thanh Tùng 
 Tóm tắt—Mặt nạ sử dụng giá trị ngẫu nhiên 
để che giá trị trung gian của thuật toán là phương 
pháp hiệu quả chống tấn công DPA. Có nhiều giải 
pháp mặt nạ cho thuật toán AES với mức độ an 
toàn và hiệu quả khác nhau. Bài báo phân tích, 
đánh giá ưu, nhược điểm, khả năng ứng dụng của 
các giải pháp này khi thực thi trên Smart Card. 
Đồng thời, đề xuất kỹ thuật mặt nạ nhúng, triển 
khai ứng dụng, đánh giá hiệu quả và khả năng 
chống tấn công DPA trên Smart Card. 
 Abstract—Masking with the use of random 
values to mask the algorithm's intermediate value 
is an effective method to prevent DPA attacks. 
There are many masking solutions for AES 
algorithm with different levels of safety and 
effectiveness. The article analyzes and assesses 
advantages and disadvantages, the applicability of 
these solutions when implemented on Smart Card. 
Also, proposes embedded mask techniques, 
application deployment, evaluation of the 
effectiveness and resistance to DPA attacks on 
Smart Card. 
 Từ khóa—Tấn công phân tích năng lượng vi sai; AES; 
thẻ thông minh; mặt nạ nhúng; FREM. 
Keywords—Differential power analysis attack; AES; 
Smart Card; Embedded mask; FREM. 
I. GIỚI THIỆU 
 Tấn công phân tích năng lượng vi sai 
(Difference Power Analysis attack - DPA 
attack) là loại tấn công khai thác năng lượng của 
thiết bị mật mã dựa vào kết quả sai khác giữa dữ 
liệu giả định và giá trị năng lượng thực tế đo 
được để tìm khóa bí mật [1], [7]. Với ưu điểm 
hiệu quả cao, không xâm lấn, giá thành rẻ, tấn 
công DPA là nguy cơ tiềm tàng ảnh hưởng đến 
sự an toàn của các thiết bị mật mã [1], [2], [9]. 
Khi tìm được khóa mật, kẻ tấn công có thể truy 
cập trái phép, giải mã, tạo chữ ký giả, giả mạo 
thông báo, nhân bản thiết bị 
Bài báo được nhận ngày 08/6/2020. Bài báo được nhận xét bởi 
phản biện thứ nhất ngày 11/8/2020 và được chấp nhận đăng 
ngày 11/8/2020. Bài báo được nhận xét bởi phản biện thứ hai 
ngày 04/8/2020 và được chấp nhận đăng ngày 04/8/2020. 
 Để chống tấn công DPA thì phải làm cho 
năng lượng tiêu thụ của thiết bị độc lập với giá trị 
trung gian thực của thiết bị. Kỹ thuật mặt nạ thực 
hiện che các giá trị trung gian của thuật toán bằng 
các giá trị ngẫu nhiên là giải pháp hiệu quả chống 
được tấn công DPA [3], [4]. Theo cách che giá 
trị trung gian, có thể chia kỹ thuật mặt nạ thành 4 
loại: mặt nạ cố định, mặt nạ đầy đủ, mặt nạ nhân, 
mặt nạ biến đổi số học [14]. Bài báo phân tích, 
đánh giá phương pháp mặt nạ (Phần II), đề xuất 
thuật toán AES chống tấn công DPA dựa trên kỹ 
thuật mặt nạ nhúng (Phần III), xây dựng thực 
nghiệm đánh giá các phương pháp chống tấn 
công DPA lên AES trên Smart Card (Phần IV). 
II. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP MẶT NẠ 
 Phương pháp mặt nạ che các giá trị trung 
gian của thuật toán bằng các giá trị ngẫu nhiên. 
Mặt nạ phải đảm bảo yêu cầu che được hết tất cả 
giá trị trung gian, phải tính trước, giám sát, làm 
chủ được sự hoạt động của mặt nạ và gỡ bỏ mặt 
nạ ở cuối quá trình tính toán. 
 Các loại mặt nạ cho thuật toán AES về cơ 
bản đều sử dụng phép tính XOR để gắn mặt nạ 
cho giá trị trung gian của thuật toán [9], [14]. 
Tuy nhiên, trong hoạt động SubBytes của AES 
có phép nghịch đảo là biến đổi phi tuyến nên 
không thể sử dụng phép XOR để gắn mặt nạ [8]. 
Vì vậy, các giải pháp công bố đều tập trung 
nghiên cứu, giải quyết mặt nạ cho biến đổi này. 
Các loại mặt nạ cố định thường tính trước giá trị 
mặt nạ cho cả bảng thế, mặt nạ nhân biến đổi 
phép kết hợp về phép nhân, mặt nạ biến đổi số 
học lại biểu diễn dữ liệu trên trường 𝐺𝐹(22) để 
thực hiện nghịch đảo. 
A. Mặt nạ cố định 
 Phương pháp mặt nạ cố định FiM (Fix 
Mask) sử dụng 𝑞 bộ mặt nạ cố định, lựa chọn 
ngẫu nhiên một bộ 𝑚𝑘 trong tập các giá trị 
{𝑚0,  , 𝑚𝑞−1} của 𝑞 bộ để che dữ liệu đầu vào, 
che các giá trị trung gian trong quá trình mã hóa. 
Bảng dữ liệu cho S-box được tính trước, lưu trên 
Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin 
 Số 1.CS (11) 2020 47 
bộ nhớ cố định. Giá trị mặt nạ này được gỡ ra ở 
cuối lược đồ mã hóa [5]. 
 Bảng dữ liệu cho S-box được kết hợp giữa 𝑞 
bộ mặt nạ và dữ liệu. Bảng này được tính trước 
và lưu trên bộ nhớ cố định. Với mỗi mặt nạ 
𝑚𝑘 cho 1 giá trị S-box 𝑆𝑘, được tính: 
𝑆𝑘[𝑥] = 𝑆[𝑥 ⊕ 𝑚𝑘] ⊕ 𝑚𝑘 , 
 với 𝑘 ∈ {0, . . , 𝑞 − 1}. 
 Tại AddRoundKey thực hiện phép tính: 
(𝑇𝑖, 𝑗 ⊕ 𝑚𝑘) ⊕ 𝐾𝑖, 𝑗 = (𝑇𝑖, 𝑗 ⊕ 𝐾𝑖, 𝑗 ) ⊕ 𝑚𝑘 
 Trong đó, 𝑇𝑖𝑗 là byte thứ 𝑗 của trạng thái hiện 
tại trong vòng 𝑖, 𝐾𝑖𝑗 là byte khóa vòng. 
 Hoạt động ShiftRows biến đổi vị trí của 
byte của trạng thái vì vậy nó không thay đổi giá 
trị mặt nạ. 
 Với việc các mặt nạ lựa chọn ngẫu nhiên 𝑚𝑘 
của 𝑞 bộ đã tính trước, thì kẻ tấn công không thể 
xác định được tham số cần thiết để khám phá dữ 
liệu và khóa được thuật toán. Phương pháp FiM 
đã che được tất cả giá trị trung gian của thuật toán 
bằng bộ mặt nạ ngẫu nhiên, có thể bảo đảm an 
toàn cho thuật toán AES trước tấn công DPA. 
 Tuy nhiên, do quá trình thực thi đòi hỏi 
nhiều thời gian và tốn 01 byte bộ nhớ cho mỗi 
mặt nạ, 256 byte bộ nhớ cho S-box nên FiM 
không phù hợp để ứng dụng với thiết bị có tài 
nguyên hạn chế như Smart Card [4]-[6]. 
B. Mặt nạ đầy đủ 
 Phương pháp mặt nạ đầy đủ FuM (Full 
Mask) sử dụng 06 mặt nạ khác nhau gồm: 
 02 mặt nạ 𝑚 và 𝑚’, để mặt nạ cho đầu vào 
và đầu ra của biến đổi SubBytes được tính dựa 
trên bảng tra cứu mặt nạ cho hộp thế S-box theo 
công thức: 
𝑆𝑚 (𝑥 ⊕ 𝑚) = 𝑆(𝑥) ⊕ 𝑚’) 
 04 mặt nạ (𝑚1
′ , 𝑚2
′ , 𝑚3
′ , 𝑚4
′ ) được tính từ 
phép toán MixColumns cho (𝑚1, 𝑚2, 𝑚3, 𝑚4) 
theo công thức: 
𝑀𝑖𝑥𝐶𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑠 (𝑚1, 𝑚2, 𝑚3, 𝑚4) = (𝑚1
′ , 𝑚2
′ , 𝑚3
′ , 𝑚4
′ ) 
 Khởi đầu mỗi vòng, che bản rõ 𝑑 với các giá 
trị 𝑚𝑖
′ ( ... 
(không mặt nạ). Như vậy, mặt nạ đã được gỡ bỏ 
tại đầu ra của thuật toán để giải mã. 
 Với việc sử dụng mặt nạ che cho tất cả giá 
trị trung gian của thuật toán AES, FuM đảm bảo 
an toàn, chống được tấn công DPA lên thuật toán 
AES. 
 Tuy nhiên, cũng như FiM, phương pháp 
FuM đòi hỏi nhiều thời gian và phải tính mặt nạ 
cho S-box, mặt nạ đầy đủ cho các vòng của thuật 
toán và cho lược đồ khóa. Phương pháp FuM sẽ 
tốn khoảng 8.000 bytes bộ nhớ. Như vậy, phương 
pháp FuM không phù hợp với với các thiết bị có 
tài nguyên hạn chế như Smart Card [2], [9]. 
C. Mặt nạ nhân 
 Dựa vào tính chất nghịch đảo của phép nhân 
theo công thức: 
 𝑓−1(𝑥 x 𝑚) = (𝑥 x 𝑚)−1 = 𝑓−1(𝑥) x 𝑓−1(𝑚), 
phương pháp mặt nạ nhân MM (Multiplicatve 
Mask) thực hiện các tích toán, biến đổi sao cho 
phép kết hợp mặt nạ trước khi nghịch đảo là phép 
Journal of Science and Technology on Information security 
48 No 1.CS (11) 2020 
nhân, đảm bảo yêu cầu gỡ mặt nạ ở đầu ra để 
thuật toán hoạt động bình thường [3], [14]. 
 Phương pháp mặt nạ nhân có hai lược đồ 
chính là mặt nạ nhân thích nghi và mặt nạ nhân 
cải tiến. 
a) MM thích nghi 
 Để có kết quả biến đổi trong phép nghịch 
đảo cải tiến trên trường 𝐺𝐹(28) (chuyển từ giá trị 
A ⊕ X thành A-1 ⊕ X), lược đồ MM sử dụng 
thêm giá trị ngẫu nhiên Y (Hình 1). 
 Sơ đồ MM thích nghi gồm các bước: 
1/ Sinh giá trị ngẫu nhiên Y (8 bits), nhân giá trị 
đầu vào (A ⊕ X) với Y. 
2/ Lấy giá trị Y nhân với giá trị mặt nạ X sau đó 
thực hiện phép tính XOR. 
3/ Thực hiện nghịch đảo A x Y trong trường 𝐺𝐹(28). 
4/ Từ đây, muốn có A-1 ⊕ X, thực hiện 3 bước: 
a-1
a-1
Y
AY ⊕ XY
X x Y
X
Y
A x Y
 A
-1
 x
Y
-1
X Y
 X x Y-1 Y
-1
A
-1
xY
-1⊕ X x Y-1
 Y
 A
-1
⊕ X 
Hình 1. Sơ đồ MM thích nghi 
 Nghịch đảo giá trị Y 
 Nhân Y-1 với mặt nạ X 
 Thực hiện phép tính XOR giữa (A x Y)-1 và 
X x Y-1 
5/ Nhân với Y 
Kết quả thu được A-1 ⊕ X [12]. 
b) MM cải tiến 
 Để giải quyết vấn đề dung lượng, khả năng 
tính toán cho phù hợp với thuật toán AES trên 
Smart Card, sơ đồ MM cải tiến không sử dụng 
giá trị ngẫu nhiên Y, các biến đổi của sơ đồ được 
biểu hiện ở Hình 2. 
Hình 2. Sơ đồ MM cải tiến 
 Thực hiện phép nghịch đảo qua 2 bước: 
 Từ đầu vào giá trị A ⊕ X tính giá trị A−1 ⊕ X−1 
 Biến đổi A−1 ⊕ X−1 thành giá trị A−1 ⊕ X [13]. 
 Tuy đơn giản, đảm bảo yêu cầu về bộ nhớ 
cho Smart Card nhưng mặt nạ nhân lại phải đối 
mặt với tấn công giá trị zero khi bản rõ 𝑝 trùng 
với khoá 𝑘, khi đó 𝑝 ⊕ 𝑘 = 0, lúc này giá trị “0” 
không che được bằng cách nhân với giá trị mặt 
nạ ngẫu nhiên. 
D. Mặt nạ biến đổi số học 
 Mặt nạ biến đổi số học AtM (Arithmetic 
Transform Mask) thực hiện biến đổi dữ liệu đầu 
vào trên trường 𝐺𝐹(28) sang trường 𝐺𝐹(24) và 
sang 𝐺𝐹(22) để thực hiện nghịch đảo (trong 
trường 𝐺𝐹(22) phép nghịch đảo tương đương với 
phép bình phương với: (𝑥−1 = 𝑥2). 
 Lúc này, có thể ứng dụng phép tính XOR 
để che mặt nạ cho các giá trị trung gian, sau đó 
chuyển về trường 𝐺𝐹(28) để thực hiện các hoạt 
A ⊕ X 
A-1 ⊕ 
X 
X 
1 
Nghịch đảo trên 
Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin 
 Số 1.CS (11) 2020 49 
động khác theo khuôn dạng của thuật toán 
[13], [14]. 
 Phương pháp AtM che được hết giá trị trung 
gian, tuy nhiên với việc phải biến đổi, hạ bậc 
trường nhiều lần, biểu diễn dữ liệu trên các cấu 
trúc toán học khác nhau, thực hiện nhiều giá trị 
mặt nạ khác nhau đã làm tăng đáng kể thời gian 
thực thi và dung lượng của thiết bị, giải pháp này 
cũng chưa thật phù hợp để cài đặt, thực thi trên 
Smart Card chống tấn công DPA [12], [14]. 
 Như vậy, các phương pháp mặt nạ được 
công bố trên không đủ điều kiện cả về an toàn và 
hiệu năng để chống tấn công DPA cho thuật toán 
AES thực thi trên thiết bị Smart Card. Để khắc 
phục những hạn chế đó, bài báo đề xuất giải pháp 
chống tấn công dựa trên kỹ thuật mặt nạ nhúng. 
Đề xuất thực hiện cụ thể đối với thuật toán AES, 
thực thi trên môi trường Smart Card. 
III. THUẬT TOÁN AES CHỐNG TẤN CÔNG DPA 
DỰA TRÊN MẶT NẠ NHÚNG 
 Để đảm bảo cả về an toàn và hiệu năng cho 
thuật toán AES trên Smart Card chống tấn công 
DPA, bài báo đề xuất thuật toán AES mới sử 
dụng phương pháp mặt nạ nhúng, triển khai thực 
nghiệm tấn công DPA trên thiết bị Smart Card. 
 Phương pháp mặt nạ nhúng FREM (Field 
Ring Embeded Mask) là sự kết hợp của quá trình 
tính toán, biến đổi trên trường mở rộng, nhúng 
vào vành, xử lý trên vành và chiếu ngược lại. 
Mục đích của phương pháp là giải quyết vấn đề 
nghịch đảo trong biến đổi SubBytes của thuật 
toán AES. Với đầu vào là giá trị trung gian đã 
được mặt nạ: 
𝑓(𝑎) ⊕ 𝑓(𝑚), 𝑎, 𝑚 ∈ 𝐺𝐹(28), 𝑓: 𝐺𝐹(28)
→ 𝐺𝐹((24)2) 
đầu ra là giá trị trung gian đã nghịch đảo với giá 
trị mặt nạ: 
𝑓(𝑎−1) ⊕ 𝑓(𝑚), 
 Với phép ánh xạ giá trị dữ liệu trên trường 
𝐺𝐹((24)2), thành giá trị tính toán trên vành 
𝐺𝐹(24)[𝑥]/𝑃𝑄, qua phép ánh xạ ngẫu nhiên 
𝜌 sao cho: 
𝜌(𝑋) = 𝑋 ⊕ 𝑅𝑃 𝑚𝑜𝑑 𝑃𝑄 
thì một giá trị “0” trên trường 𝐺𝐹(28) được ánh 
xạ lên 2𝑘 giá trị ngẫu nhiên có thể trong 𝑅. 
 Phương pháp này tăng độ phức tạp tính toán, 
chống tấn công giá trị zero [4], [11]. 
 Phép ánh xạ từ giá trị (a ⊕ m) thành giá trị 
𝑓(𝑎) ⊕ 𝑓(𝑚) = X trong khung FREM gồm các 
phép tính: 
 Chuyển giá trị X sang giá trị X ⊕ 𝑅 ⊗ 𝑃 
 Nhân với giá trị ngẫu nhiên 8 bit Y 
 Cộng giá trị thu được với tích (Y ⊗ 𝑓(𝑚)) 
qua đó triệt tiêu được giá trị 𝑓(𝑚) 
 Thực hiện phép mũ 254 
 Cộng giá trị thu được với 𝑌254 ⊗ 𝑓(𝑚) 
 Nhân giá trị thu được với 𝑌 
 Thực hiện phép ánh xạ ngược từ vành sang 
trường để thu về 𝑓(𝑎−1) ⊕ 𝑓(𝑚). 
Hình 3. Sơ đồ FREM cho thuật toán AES 
 So sánh lược đồ thuật toán AES (Hình 4) và 
thuật toán AES ứng dụng kỹ thuật FREM (Hình 
5), có thể thấy hai lược đồ có các bước biến đổi 
tương tự nhau. Điểm khác nhau là, thuật toán 
AES ứng dụng FREM thay thế biến đổi SubBytes 
bằng các biến đổi FREM và AFFINE. 
⊗ 
⊗ 
⊗ 
⊕ 
⊕ 
⊗ 
𝑋 ⊕ 𝑅 ⊗ 𝑃 
(𝑋 ⊕ 𝑅 ⊗ 𝑃) ⊗ Y 
(𝑓(𝑎) ⊕ 𝑅 ⊗ 𝑃)254 ⊗ 𝑌254 
(𝑓(𝑎) ⊕ 𝑅 ⊗ 𝑃) ⊗
Y 
(𝑓(𝑎) ⊕ 𝑅 ⊗ 𝑃)254 ⊕ 𝑓(𝑚) ⊗ 𝑌254 
(𝑓(𝑎) ⊕ 𝑅 ⊗ 𝑃)254 ⊗ 𝑓(𝑚) 
𝑓(𝑎−1) ⊕ 𝑓(𝑚) =
𝑥 
𝜌 
^25
4 
𝜌−1 
𝑓(𝑎) ⊕ 𝑓(𝑚) = 𝑥 
𝑌 
𝑓(𝑚) 
^25
4 
. . 
. . 
. 
. 
Journal of Science and Technology on Information security 
50 No 1.CS (11) 2020 
Hình 4. Lược đồ thuật toán AES 
 Quan sát lược đồ thuật toán AES ta thấy các 
giá trị trung gian A, B, C, D, E (Hình 4) chưa 
được mặt nạ, mã thám sẽ tấn công DPA lên các 
giá trị trung gian này để khai thác khóa bí mật 
của thuật toán. 
 Sau khi thực hiện mặt nạ cho thuật toán AES 
ứng dụng kỹ thuật mặt nạ nhúng FREM, các giá 
trị trung gian A, B, C, D, E đều được che bởi mặt 
nạ 𝑚, 𝑚1, 𝑚3, 𝑚3 (Hình 5). 
 Đối chiếu với các yêu cầu của mặt nạ gồm: 
mặt nạ phải che các giá trị trung gian của thuật 
toán bằng các giá trị ngẫu nhiên; mặt nạ phải tính 
trước, phải được giám sát; khi thực thi phải làm 
chủ được sự hoạt động của mặt nạ và phải gỡ bỏ 
mặt nạ ở cuối quá trình tính toán. 
 Như vậy, kỹ thuật FREM đảm bảo an toàn 
cho thuật toán AES trước tấn công DPA, đồng 
thời đảm bảo các yêu cầu khi thực thi mặt nạ. 
Hình 5. Lược đồ thuật toán AES sử dụng FREM 
IV. THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG 
PHÁP CHỐNG TẤN CÔNG DPA LÊN AES TRÊN 
SMART CARD 
 Để đánh giá kết quả, bài báo thực hiện tấn 
công DPA lên các thuật toán AES-128, AES với 
FiM, FuM, MM, AtM và thuật toán AES với 
FREM cài đặt trên Smart Card Atmega168PA. 
Thiết bị gồm vi xử lý Microchip picoPower 8-bit 
AVR RISC, bộ nhớ flash 16KB, 512B 
EEPROM, 20 KB SRAM. 
 Kết quả đối với AES-128 khi thực hiện tấn 
công DPA khi thu thập trên 480 bản rõ, với độ dài 
mỗi vết là 10.000 mẫu, thu được kết quả tấn công 
thành công với biểu đồ vi sai có gai nhọn tương ứng 
với khóa đúng của thuật toán. Trong trường hợp 
này là khóa đúng 233. Biểu đồ vi sai với khóa đúng 
233 và khóa 234 được thể hiện ở Hình 6. 
D 
MixColumns 
E 
A 
B 
C 
SubBytes 
ShiftRows 
Ki 
MixColumns 
C ⊕ 𝑚2 
D ⊕ 𝑚3 
ShiftRows 
E ⊕ 𝑚 
FREM & Affine 
B ⊕ 𝑚1 
𝐴 ⊕ 𝑚 
Khoa học và Công nghệ trong lĩnh vực An toàn thông tin 
 Số 1.CS (11) 2020 51 
Hình 6. Biểu đồ vi sai tấn công DPA lên AES-128 
Khi tấn công lên AES-128 có thực hiện 
FuM, MM, AtM với kỹ thuật, thiết bị và phạm vi 
tương tự thì không phát hiện được khóa đúng, 
không có gai nhọn ở biểu đồ vi sai. 
Tiếp theo, bài báo thực hiện tấn công DPA 
lên thuật toán AES-128 cài đặt kỹ thuật mặt nạ 
nhúng FREM với kỹ thuật, thiết bị và phạm vi 
tương tự. Kết quả biểu đồ vi sai cũng không xuất 
hiện gai nhọn (Hình 7). Qua đó khẳng định, trong 
tình huống này DPA không tấn công thành công 
lên AES FREM. 
Hình 7. Biểu đồ vi sai tấn công DPA lên AES có 
FREM 
 Kết quả thực thi các sơ đồ mặt nạ, thời gian 
và dung lượng các bộ nhớ khi thực thi các sơ đồ 
được thể hiện qua Bảng 1. 
BẢNG 1. SO SÁNH CÁC SƠ ĐỒ THỰC THI MẶT NẠ 
Sơ đồ thực thi 
Thời gian 
tại 3,58 
MHz 
Bộ nhớ 
ROM 
(bytes) 
Bộ nhớ 
RAM 
(bytes) 
AES bình thường 18,1 ms 730 42 
AES có FuM 78,3 ms 3795 4250 
AES có AtM 58,7 ms 1752 121 
AES có MM 37,8 ms 732 46 
AES có FREM 25,5 ms 734 48 
 Theo kết quả ở Bảng 1, các sơ đồ AES có 
FuM, AtM tốn nhiều tài nguyên, không phù hợp 
với dung lượng của thiết bị có tài nguyên hạn chế 
như Smart Card. 
 Sơ đồ AES có FREM tốn 734 bytes ROM và 
48 bytes RAM. Như vậy, hiệu năng của thuật 
toán AES có FREM phù hợp với dung lượng của 
thiết bị Smart Card hiện nay. 
V. KẾT LUẬN 
Bài báo đã đánh giá các phương pháp mặt 
nạ chống tấn công DPA. Phương pháp cố định 
FiM và mặt nạ đầy đủ FuM có độ an toàn cao 
nhưng tốn nhiều tài nguyên (do phải tính trước 
và lưu mặt nạ cho bảng thế), không phù hợp với 
Smart Card. 
Phương pháp mặt nạ nhân MM sử dụng tính 
chất nghịch đảo của phép nhân để mặt nạ, bảo 
đảm được tài nguyên cho thiết bị nhưng không 
kháng được tấn công giá trị zero. 
Phương pháp mặt nạ biến đổi số học AtM sử 
dụng phép bình phương trên trường 𝐺𝐹(22), thay 
thế phép nghịch đảo đảm bảo an toàn, chống 
được tấn công zero nhưng lại gây hiệu ứng cả về 
thời gian và tài nguyên, không phù hợp với thiết 
bị có tài nguyên hạn chế như Smart Card. 
Đồng thời, bài báo trình bày kỹ thuật mặt nạ 
nhúng FREM. Thuật toán AES sử dụng kỹ thuật 
mặt nạ nhúng FREM với các lý thuyết biểu diễn 
trên trường mở rộng, nhúng trường sang vành, 
chiếu ngược lại, xử lý trên vành tăng độ phức tạp 
tính toán, chống tấn công giá trị zero. Lược đồ 
kết hợp mặt nạ đầy đủ và kỹ thuật mặt nạ nhúng 
FREM đã che được hết tất cả các giá trị trung 
gian của thuật toán, chống được tấn công DPA. 
Bên cạnh đó, lược đồ bảo đảm dung lượng để 
thực thi trên thiết bị có tài nguyên hạn chế như 
Smart Card. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Hồng Quang, “Phân tích tiêu thụ điện 
năng của thiết bị mật mã”, Tạp chí nghiên cứu 
Khoa học và Công nghệ Quân sự, vol. 34 
12/2014, pp 87-93, 2014. 
[2] Nguyễn Thanh Tùng, “Một giải pháp chống tấn 
công DPA hiệu quả”, Tạp chí nghiên cứu Khoa 
học và Công nghệ Quân sự, vol. 5/2017, pp 33-
41, 2017. 
[3] Nguyễn Thanh Tùng, Trần Ngọc Quý, “Mặt nạ 
nhân chống tấn công DPA lên AES trên Smart 
Card”, Tạp chí nghiên cứu khoa học – Đại học 
Sư phạm Hà Nội, vol. 5/2019. 
[4] Nguyễn Thanh Tùng, Bùi Văn Dương, “Một 
phương pháp hiệu quả chống tấn công DPA lên 
AES trên Smart Card”, Tạp chí Nghiên cứu 
Khoa học và Công nghệ Quân sự, 2019. 
Journal of Science and Technology on Information security 
52 No 1.CS (11) 2020 
[5] Kouichi Itoh, Masahiko Takenaka, and Naoya 
Torii, “DPA countermeasure based on the 
“masking method”, In KwangjoKim, editor, 
ICISC, volume 2288 of Lecture Notes in 
Computer Science, Springer, 2001. 
[6] Xiaoan Zhou, Juan Peng anh Liping Guo, “An 
Improved AES Masking Method Smartcard 
Implementation for Resisting DPA Attacks”, 
International Journal of Computer Science, 2013. 
[7] P. Kocher, J. Jaffe, and B. Jun, “Differential 
power analysis”, proceedings of crypto 99, 
Lecture Notes in Computer Science, vol. 1666, 
Springer, pp. 388–397, 1999. 
[8] National Institute of Standards and Technology 
(NIST). FIPS-197 “Advanced Encryption 
Standard”, November, 2001. 
[9] Stefan Mangard, Elisabeth Oswald, and Thomas 
Popp, “Power Analysis Attacks Revealing the 
Secrets of Smart Cards”, Graz University of 
Technology Graz, 2007. 
[10] Department of the Army Washington DC, 
“Basic Cryptanalysis” Field Manual 34-40-2, 
1990. 
[11] Jovan Dj. Golic, Christophe Tymen, 
“Multiplicative Masking and Power Analysis of 
AES Cryptographic Hardware and Embedded 
Systems – CHES 2002, vol. 2523 of Lecture 
Notes in Computer Science, pp. 198–212, 
Springer-Verlag, 2003. 
[12] M. Akkar and C. Giraud, “An implementation of 
DES and AES, secure against some attacks”, 
Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2001 
[13] Elena Trichina, Domenico De Seta, and Lucia 
Germani, “Simplified Adaptive Multiplicative 
Mask for AES”, Cryptographic Design Center, 
Gemplus Technology R & DVia Pio Emanuelli 
1, 00143 Rome, Italy, 2003. 
[14] Johannes Wolkerstorfer, Elisabeth Oswald, and 
Mario Lamberger, “An ASIC Implementation of 
the AES Sboxes”, Institute for Applied 
Information Processing and Communications, 
Graz University of Technology, Inffeldgasse 
16a, A-8010 Graz, Austria, 2005. 
[15] Christof Parr, “Effcient VLSI Architectures for 
Bit Parallel Computation in Galois Fields” ECE 
Department, Worcester Polytechnic Institute, 100 
Institute Road, Worcester,MA 01609 USA, 1994. 
[16] Johannes Blömer, Jorge Guajardo, and Volker 
Krummel, “Provably Secure Masking of AES”, 
ResearchGate, 2004. 
SƠ LƯỢC VỀ TÁC GIẢ 
ThS. Nguyễn Thanh Tùng 
Đơn vị công tác: Học viện Kỹ thuật 
mật mã 
Email: tungkmm@gmail.com 
Quá trình đào tạo: Nhận bằng Kỹ sư 
năm 2000, nhận bằng Thạc sĩ năm 
2008 tại Học viện Kỹ thuật mật mã. 
Hướng nghiên cứu hiện nay: Tấn công 
và chống tấn công lên thiết bị mật mã.