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本发明公开了一种抗高阶功耗分析的AES掩码加密方法，属于信息安全技术领域，即抗高阶差分功耗分析的掩码防护方案的设计。本发明采用掩码技术设计防护方案，使AES算法可以抵抗高阶差分功耗分析，主要包括以下步骤：步骤一，基于Ishai‑Sahai‑Wagner可证明安全框架设计生成随机数表达式；步骤二，改进Akkar提出保护AES密码算法的一阶乘法掩码方案存在零值攻击的安全问题，设计保护AES算法的高阶掩码防护方案，利用步骤一生成的随机数，防护AES密码算法能量消耗比较大的S盒非线性运算。本发明设计的具有高安全性和高效性的AES密码算法更加适用于资源有限的嵌入式环境。

本发明公开了基于改进的蒙哥马利模幂电路的IC卡解密方法，本发明选择了RL二进制扫描作为模幂的实现方式，使用了改进的高性能蒙哥马利模乘器来实现解密系统。先进行全硬件实现的参数预计算，再通过高性能的蒙哥马利模幂电路计算RSA解密结果，整个系统结合多种侧信道攻击防御方法，采用了随机进行伪操作来抵抗SPA，随机盲化密钥来抵抗DPA。并行计算模乘和模平方抵抗时间攻击，模幂末尾连续计算两次抵抗FIA。本发明既提高了IC卡密文解密应用场景的灵活性，又克服了常规蒙哥马利模幂模块计算周期较长的问题，大大提高了电路性能和系统安全性。

本发明提供了一种弱相关性的AES密钥扩展改进算法，在基于减弱轮密钥之间相关性的基础上进行优化改进，采用了三种改进思路的结合优化：利用单向计算策略改进了轮密钥之间的相关性；又从减少轮密钥内部字之间的相关性出发，采用密钥字移位的操作对轮密钥字之间相关性进行了优化；最后又引入了随机数的概念增加了密钥整体上的随机性，也就是增强了密钥算法的安全性。通过本发明生成的轮密钥不仅极大程度上减少了每轮密钥间的相关和密钥内部字之间的相关性，而且增强了密钥安全性，从而在一定层度上提高了AES算法整体的抗攻击性。

本发明公开了一种加解密算法和加解密钥的更换方法，包括如下步骤：在智能卡中存储至少两组加解密算法和加解密钥；将一组加解密算法和加解密钥设置成有效，将其余加解密算法和加解密钥设置成无效；智能卡根据识别有效性，将有效的加解密算法和加解密钥实现与主端服务器的身份认证；经过身份认证后，主端服务器更新智能卡中无效的加解密算法和加解密钥；智能卡利用有效的加解密算法和加解密钥向主端服务器通知更新完成；智能卡将有效的加解密算法和加解密钥设置成无效，从无效的加解密算法和加解密钥中选择一组设为有效。本发明提高了智能卡的安全性，并且降低了实现成本。