观澜

VIEW WAVE

密码安全产品和服务

聚焦物理安全

夯实可信根基

观源（上海）科技有限公司

密码安全科技行业创新者

密码安全产品和服务

观澜

观澜-密码安全产品和服务

深耕密码芯片安全领域，融合电子信息、统计学、密码学、人工智能等学科，自主研发密码芯片安全检测平

台，为高校教育、芯片安全科研机构、密码芯片设计与生产企业的安全自检提供一体化解决方案。同时基于

深厚的密码工程积累，为密码应用行业提供安全可靠的密码算法IP。

侧信道分析背景

侧信道分析市场挑战

侧信道分析技术挑战

侧信道分析国家政策

侧信道分析应用场景

观澜产品和服务

产品介绍

核心功能

技术特点

产品优势

版本套餐

算法 IP 服务

侧信道分析典型案例

密码芯片安全认证

USIM 卡侧信道分析

密码算法 IP 服务

基于机器学习的侧信道分析

密码工程学教学

联系观源科技

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01

研发背景

01 侧信道分析背景SIDE-CHANNEL ANALYSIS BACKGROUND OF

侧信道分析市场挑战 侧信道分析技术挑战 侧信道分析国家政策 侧信道分析应用场景

CPU ASIC

核心电路

侧信道分析市场挑战

密码算法作为满足数字安全需求的核心技

术，在提供数据加密、消息签名、身份认证、

隐私保护、可信计算等安全功能上具有关键

作用。

继《中华人民共和国密码法》的施行以来，

商用密码（尤其是国家商用密码）的推广、

普及、应用更进一步地在各行各业展开。

安全的

密码算法 = 系统安全吗？

02智能门锁

身份证

机顶盒

比特币钱包

USB key

移动终端

蓝牙信标

RFID

密码设备

密码算法，

是建立数据安全体系的关键技术

密码应用在生活中十分广泛

随着 5G、云计算、物联网、区块链以及人工智能等信息技术的飞速发展与日趋成熟，万物互联的时代正加速到来，

形式多样的硬件设备和丰富多元的应用场景对数据及系统安全的需求也与日俱增。

密码应用领域

侧信道分析背景

需要成熟的一站式

侧信道分析平台

03 对于密码系统而言，密码算法的安全性至关重

要。如果密码算法的密钥有被破解的可能，那

么整个密码系统也将面临系统被入侵、功能被

破坏、数据被泄露等风险，继而可能对个人、

社会乃至国家造成不可估量的损失。

近年来，侧信道分析得到高校科研单位、安

全芯片设计 / 生产厂商、密码系统设计 / 集

成企业、国家安全检测部门等相关机构的高

度关注。

密码安全不容忽视 侧信道分析广泛关注

+ + 技术门槛高

侧信道分析是密码系统面临的主要威胁之一

多样的密码算

法或安全协议

多样的密码

系统形态

基石

芯片安全

侧信道平台涉及行业

教 学

科 研

芯片设计

检 测

测 评

应用系统安全 通信安全

04

侧信道分析

技术挑战

支持利用密码算法在物理设备上运行时额

外产生的侧信道信息（如功耗、电磁、执

行时间、声音等），结合数理统计方法，

用极低的时间成本恢复物理设备中的秘密

参数。

侧信道分析是一种针对密码算

法实现层面的密码分析技术。

随着技术的不断更迭，密码理

论和侧信道分析技术也在快速

发展当中，新型密码算法、新

密码算法实现、新侧信道分析

方法在研究领域不断被提出。

分析平台提供良好的编程接口，

以便用户自定义侧信道分析模

块，完成特定分析任务。

支持 “可插拔” 式的模块挂载机

制，能便利地插入新分析模块以

适应新需求。

硬件采集装置提供具有高可扩展

的通信接口，可适配绝大多数密

码设备。

通信指令可在软件中灵活配置，

以驱动目标设备执行特定的密码

算法。

体验时代的到来，分析平台需要

具有较高的灵活性及用户友好

度。

05 侧信道分析国家政策 信息安全方面

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05

2019 年

通过立法提升密码管理科学化、规范化、法治化水平，促进我国密码事业的稳

步健康发展。

第十三届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议表决通过《密码法》

2022 年

推进国家安全体系和能力建设。强化网络安全、数据安全和个人信息保护。

李克强总理政府工作报告

2021 年

提出坚持安全与发展并重是新阶段数字化建设的基本原则。

《“十四五” 国家信息化规划》

2017 年

我国相继制定了《中华人民共和国网络安全法》、《中华人民共和国密码法》、《中

华人民共和国数据安全法》、《中华人民共和国个人信息保护法》（即将实施）

和《关键信息基础设施安全保护条例》等法律法规。其中《中华人民共和国数

据安全法》对保护数据安全进行了顶层设计，在监管机构的职责明确、数据安

全保障能力提高、数据安全和自由流动促进等方面具有重要的里程碑意义。

相关法律法规制定

《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32 号）

印发以来，国家一直大力推动战略性新兴产业发展，出台了《十三五” 国家战

略性新兴产业发展规划》（2017 年）、《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大

新增长点增长极的指导意见》（2020 年）等文件，包括信息安全的新一代信息

技术是九个战略性新兴产业的首要产业。

2010 年 信息安全是战略性新兴产业的重要组成部分。

侧信道分析背景

06

集成电路方面

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06

《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的

通知》、《国家创新驱动发展战略纲要》

芯片产业是一个国家高端制造能力的综合体现，是全球高科技领域战略必争的

制高点。我国高度重视芯片产业发展，先后高密度出台了一系列政策鼓励集成

电路产业的发展。如在 2020 年 11 月，《中共中央关于制定国民经济和社会发

展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》重点提到 “要瞄准集成电

路等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目”，这是从国

家发展顶层设计层面上强调了集成电路行业的重要地位。

在 “三、战略任务和重点” 中明确提出将 “推动集成电路及专用装备发展” 作

为重点突破口，以 “中国制造 2025” 战略的实施带动集成电路产业的跨越发展。

在 “四、战略任务” 中要求加大集成电路等自主软硬件产品和网络安全技术攻

关和推广力度。

在知识产权、财税、研究开发、人才等方面重点支持集成电路领域。

要加快数字化发展。培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全

等新兴数字产业，提升通信设备、核心电子元器件、关键软件等产业水平。

中央网信办提出工业控制领域芯片要“全面推进国产化，确保自主可控”的要求。

2015 年 国务院发布《中国制造 2025》战略规划

2020 年

2019 年 《国家创新驱动发展战略纲要》

2020 年

2021 年

2021 年

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲

要》

《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的

通知》

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密码模块检测标准

国家发布

GB/T 22186-2016《信息安全技术具有中央处理器的 IC 卡芯片安全技术要求》

标准

国家密码管理局发布

GM/T 0008-2012《安全芯片密码检测准则》

国家密码管理局发布

GM/T 0039-2015《密码模块安全检测要求》

国家密码管理局发布

GM/T 0083-2020《密码模块非入侵式攻击缓解技术指南》标准

国际发布

的信息技术安全评估通用标准（CC 认证）

国际发布

欧陆万事达维萨银行卡 (EMV) 检测标准

侧信道分析背景

08

侧信道分析应用场景

芯片 / 密码模块检测机构

使用侧信道分析平台对送检的

密码设备进行侧信道分析专项

渗透性检测和泄漏检测，为该

设备评定物理安全等级。

高校、研究所等科研单位

使用侧信道分析平台进行实验，

密码设备 / 芯片制造厂商

使用侧信道分析平台对产品进

行自检，验证侧信道防护方案

的有效性；

攻防迭代进行，有效促进抗侧

信道防护产品的研发。

设备集成商

使用侧信道分析平台检测不同

来源的各组件中的硬件恶意逻

辑（硬件木马）。

国家安全部门

使用侧信道分析平台对特定密

码设备进行渗透性分析，提取

秘密信息。

汽车制造厂商

使用侧信道分析平台检测整车

中各部件的侧信道脆弱性，检

测整车安全性。

- 研究侧信道信息泄漏机理；

- 研究新型侧信道分析方法；

- 研究新型侧信道防护方法。

研发背景

01

观澜产品和服务PRODUCTS AND SERVICES VIEW WAVE

产品介绍 核心功能 技术特点 产品优势 版本套餐 算法IP服务

平 台

核心技术

① ② ③ ④ ⑤侧信道信息采集 信息预处理 侧信道分析 泄漏检测 分析结果呈现① ② ③ ④ ⑤数理统计分析 密码算法分析 模拟信号高速采样 模拟/数字信号处理 海量数据存储与分析

10

观澜 （ViewWave）平台是观源（上海）科技有限公

司联合上海交通大学密码与计算机安全实验室（Lab

of Cryptology and Computer Security, LoCCS）科

研团队，共同研发的侧信道分析平台。

平台可对运行主流国际密码算法（DES、AES、RSA、

SIDE-CHANNEL

侧信道

产品介绍

完整侧信道分析平台包含内容

ECDSA、H-MAC等）、国家商用密码算法（SM2、SM3、SM4等）、NIST后量子密码算法（Dilithium、Kyber等）、NIST

轻量级算法（Ascon、GIFT-COFB等）等的密码设备进行侧信道信息采集及分析，实现秘密信息恢复、侧信道泄漏检

测、物理安全性评估、侧信道防护设计自检等功能。

产品架构图

平台内置

平台提供

平台支持

观源科技自主研发的深度学习侧信道分析模块，该项技术处于国际领先位置。

观澜·软件分析工具观澜·硬件采集装置

侧信道信息预处理

功耗/电磁主控采集装置

MCU侧信道实验装置 FPGA侧信道实验装置 待测设备转接板 支持通信协议

智能卡功耗采集装置 EM探头/三维支架 数字示波器

侧信道分析 支持密码算法

曲线对齐 曲线降维

曲线降噪 曲线重采样

曲线滤波 曲线编辑

丰富通信接口 高精低噪功耗采样电路

功耗采集接口 低纹波可调供电电源

精准触发信号 可调模拟信号处理电路

相关性分析 模板攻击 密钥枚举

互信息分析 机器学习分析 泄漏检测

简单功耗分析

7816通信协议

可调通信频率

可调电压

8051/AVR/ARM

自定义密码算法下载

丰富示例程序与教程

SPARTAN/VIRTEX/KINTEX

自定义密码算法下载

丰富示例程序与教程

丰富通信接口

常见芯片封装

最小系统电路

XYZ三向步进可调

Langer探头

自研探头

Lecory

PicoScope

自主研发便携式

7816

UART

IIC

SPI

CAN

USB

深度学习分析 已知密钥分析

DES、AES、COMP128、RSA、ECDSA等

SM2、SM3、SM4、ZUC等

Dilithum、Kyber等

GPU矩阵/张量计算库

计算资源；GPU、CPU；存储资源

CPU矩阵计算库 多线程池 储存队列

11 观澜产品和服务

分析国际主流密码算法、国家商用密码算法、以及后量子密码算法等新型密码算法。

可扩展的侧信道信息高速采集装置，可适配具有常见通信接口的密码设备，采集

设备中芯片运行时的功耗、电磁或故障信息。

核心功能

功耗信息采集

支持驱动密码设备运行特定

密码算法，并驱动数字示波器

来采集算法运行时的瞬时功

耗这一侧信道信息，输出侧信

道曲线。

完备的

侧信道曲线处理

支持对采集到的原始侧信道

曲线进行数字信号预处理，包

括曲线滤波、曲线降噪、曲线

对齐、曲线降维、曲线降采样

等，并将预处理过的侧信道信

息提供给后续分析模块处理。

先进的侧信道分析

支持对侧信道曲线进行简单

功耗分析（SPA）、相关性分析

（CPA）、互信息分析（MIA）等

非 建 模 侧 信 道 分 析 ；支 持 对

Dilithium、Kyber等新型密

码算法对应的侧信道曲线进

行模板攻击（TA）、机器学习

分析、深度学习分析。

支持不同密码算法

支持DES、AES、COMP128、

RS A、E C D S A 等 国 际 密 码 算

法，SM2、SM3、SM4、ZUC等

国 家 商 用 密 码 算 法 ，以 及

Dilithium、Kyber等新型密

码算法。

侧信道泄露检测

支持对侧信道曲线进行已知

密钥分析、T-test检测、卡方

检测等泄露检测。

便捷的侧信道

曲线显示与编辑

支持对侧信道曲线集的显示、

缩放、拖动、拆分、拼接、格式

转换等功能。

12

技术特点

深度学习侧信道分析

采用深度学习的注意力机制、迁移学习策略、以及互信息神经网络估计等最新研究成果，提升侧信道分析的黑盒

分析能力，提升分析平台的自动化程度，可应用于原始侧信道分析方法不可分析的场景。

海量侧信道数据快速分析

优化侧信道数据分析流程，自主研发快速分析架构和数据分发策略，全面提升侧信道分析速度和能力；

前端逻辑与后台计算资源逻辑分离，可自由选择使用CPU、GPU或其他计算资源进行实际分析。

USIM卡分析与检测

全世界首次提出针对TDMA 3G、4G、5G和CDMA 2G、3G系列USIM的侧信道分析技术，首创提取USIM卡秘密参数

的分析策略，可分析所有符合规范的USIM卡。

侧信道信息采集装置

自主设计和研发高精度低噪声的功耗采集装置，可适配各种常见通信接口的待检测密码设备；依据十余年实战经

验，解决实际分析中会遇到的各种痛点问题，提供用户友好的硬件接口，一站式解决所有硬件连接和适配问题。

观澜侧信道技术分析图

13

观澜产品和服务

产品优势

14

提供完备的侧信道分析软件模块和硬件装置，方便

用户进行实操，满足绝大多数侧信道分析应用场景；

提供“插拔式”软件框架，方便用户进行定制化开发，

运行特定处理脚本，用户可自由配置使用特定计算

资源进行侧信道分析；

软件根据侧信道分析应用场景对数据分析流程进行

了专项优化，大大加速了分析耗时，此外，选配高性

能服务器版可进一步加速侧信道分析;

侧信道信息采集装置提供丰富的通信接口和自定义

驱动命令配置机制,可供用户适配绝大多数密码设

备，可定制化程度高;

软件配套教程、示例丰富，界面简洁美观，操作便捷，

接口统一，平台提供在线技术支持，大幅降低用户学

习成本;

软件提供在线升级服务，对于定制化需求，如定制化

分析模块、定制化硬件采集板等，可方便地接入平台

中。

持续技术创新，加入人工智能等技术方法不断提升

平台能力。

高集成度 高灵活性

高性能 高可扩展

用户友好 易运维

技术创新

版本套餐

适用群体 版本功能

USIM 卡侧信道分析专版，优化 USIM 卡分

析流程，提供完备的 USIM 卡通信、采集、

分析模块，支持 TDMA2G、3G、4G、5G

和 CDMA2G、3G 卡的分析；提供集约化的

USIM 卡专用功耗采集装置。

适用于检测机构和国

家安全部门

USIM版

在基础版的基础上，增加更先进的高级机器

学习、深度学习分析组件，加强分析和检测

能力；硬件与基础版相同。

适用于使用基础版无法

成功分析或检测的需求

机器

学习版

支持功耗信息采集，提供侧信道信息预处理，

支持非建模和建模侧信道分析。

适用于分析检测的企

业以及国家相关部门

基础版

适用于海量侧信道数据

的快速分析场景

高性能

服务器版

精简基础版，去掉不常用的高级功能；

硬件提供精简版功耗采集装置和数字示波器；

额外配套完整的教学课件和案例，用于教学、

实验等场景。

适用于高校、科研机构、

以及个人爱好者学习使

用 教育版

在基础版的基础上，增加电磁采集装置，包

括电磁探头和三维支架。

适用于有电磁辐射侧信

道信息采集需求的客户

EM版

15 观澜产品和服务

在基础版的基础上，增加高性能分析模块，

加速海量数据的分析，配套高性能服务器 /

云计算资源，提升整体分析性能。

算法 IP 服务

服务应用

为嵌入式应用开发者，芯片设计厂商提供通用化或定制化、高效且安全的密码算法软硬件IP，推荐设计方案

国际主流密码算法

AES/ECDSA 等

国家商用密码算法

SM2/3/4/9

后量子密码算法

CRYSTALS-DILITHIUM 等

软件实现

C 代码

密码算法库

硬件实现

Verilog 代码

IP 核

高效快速实现

抗侧信道实现

轻量级实现

低功耗实现

密码算法 实现方式 实现方案

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为物联网设备与网络提供安全保护，针对多样网络（含5G）提供定制安全设计

固件分析

车联网安全

安全通信

（5G+ 物联网 + 车联网安全）

物联网固件提取技术

车联网物理设备的安全检测

车联网网络和通信的安全检测

物联网通信协议安全分析

针对设备及网络设计轻量级安全通信协议

研发背景

侧信道分析典型案例OF SIDE-CHANNEL ANALYSIS TYPICAL CASE

密码安全认证 USIM卡侧信道分析 密码算法IP服务 基于机器学习的侧信道分析 密码工程学教学

背景

解决方案

价值

当前密码芯片具有广阔的市场需求，但国家对于进入市场的密码芯片具有相关的安全要求与

认证要求，由于密码安全技术具有较高的门槛，使得许多厂商在对面安全认证时束手无策，

更在高级安全认证中的安全防护手段的自验证缺乏相关设备与检测手段。

观源科技能够为密码芯片设计企业提供安全认证的全方位服务及相关安全功能的自评估服务。

通过观澜平台软硬件设备为企业提供安全功能自评估服务，通过观源安全认证经验为企业提

供一站式安全认证咨询服务。

协助企业安全功能自检，提供专业可信的自检结果报告；

提供认证安全咨询服务，协助企业通过国家相关安全认证。

密码芯片安全认证

案例一

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USIM 卡侧信道分析

手机中的 USIM 卡本质为微控制器（MCU），内部保存了用于接入蜂窝网络的认证密钥。手

机在发起入网请求时，会和运营商网络之间进行认证操作，认证成功后方可接入网络。双方

进行认证时会执行特定的认证协议，在手机端，USIM 卡负责执行认证协议。认证协议由特

定的密码算法组合而成，保存在 USIM 卡中的认证密钥等秘密参数如果被暴露，那么 USIM

卡将可轻易被复制。USIM 卡运行认证协议时会泄露侧信道信息，研究表明，通过侧信道分

析技术可轻易恢复 USIM 卡中的秘密信息，从而可能导致 USIM 卡被复制、语音被监听、信

息被篡改等风险。对于商用 USIM 卡，其抗侧信道分析的能力需要被予以重视，必要时需要

进行合规性检测。

观源科技将基于 TDMA 技术的 2G、3G、4G、5G USIM 卡以及基于 CDMA 技术的 2G、3G

USIM 卡的侧信道分析方法集成于观澜平台，形成一套 USIM 卡专用侧信道分析流程，认证协

议可自动读取标准的 USIM 卡认证协议驱动指令，支持所有标准商用 USIM 卡认证协议的侧

信道分析，可恢复全部秘密参数，发现泄露问题，助力 USIM 卡合规性检测。 背景 解决方案

价值

发现 USIM 卡存在的侧信道泄露；

恢复全系列 USIM 卡与认证相关的所有秘密参数，确认 USIM 卡安全等级；

指导 USIM 卡进行侧信道防护，提升其安全性。

19 产品典型案例

案例二

价值

背景

解决方案

价值

20

案例三

密码算法 IP 服务

当密码算法被实现在物理设备中时，算法实现的安全性非常重要。密码芯片的安全性直接关

系到其承载应用的安全，如果密码芯片实现中存在安全问题，则基于该芯片所构建的整个安

全体系将不复存在。同时，密码芯片应考虑实际应用与安全两个方面的问题。随着国密系列

算法和国密检测标准的推行，各种密码产品中的算法正在进行国产化替代，有大量低功耗、

轻量级、快速实现和安全实现等方面的需求。

观源科技拥有 SM2、SM3、HMAC-SM3、SM4、SM9 等国密算法的软硬件实现方案和算法

IP，可针对软件、硬件和软硬件结合实现方案进行定制化运算效率优化和抗侧信道安全防护。

其中 SM4 安全实现、SM3、SM4、SM9 快速实现等方案已用于北京智芯微电子的产品设计中。

提供算法防护方案咨询，协助用户自主进行算法防护实现；

提供国密系列算法的软硬件快速实现 IP；

提供国密系列算法的软硬件安全实现 IP。

安全实现方案

SM4

快速实现方案

SM3、SM4、SM9

部分案例 北京智芯微电子产品设计

密码实际应用

成本 面积 功耗

密码安全

密码芯片 应用场景 安全等级 检测认证

考量因素 考量因素

背景

解决方案

基于机器学习的侧信道分析

机器学习侧信道分析会通过各种机器学习方法，刻画密码设备的侧信道泄露与相应的中间值、

中间状态之间的映射关系，建立映射关系模型，并利用这些模型进行高效分析。由于基于机

器学习的建模类分析方法在建模设备上获得了先验知识（模板 / 模型），该类方法是目前学

术界公认的最具威胁的侧信道分析方法之一。近年来 , 深度学习作为一种使用深层神经网络

的机器学习方法，其多种网络结构在侧信道分析中已经得到很好的应用，此类方法可以直接

攻击有防护密码实现的特性大大拓展了原有安全分析的边界，这无疑将进一步巩固基于机器

学习的分析方法在侧信道分析中的重要位置。根据模型使用方式和算法自身特性的不同，此

类方法也可以自然地扩展到非建模类侧信道分析中，使其具备了更广泛的适用性。

观源科技将高斯模板、线性回归、支持向量机、随机森林等传统机器学习方法和 MLP、

CNN、RNN、变分编码器、域适应等深度学习分析方法集成于观澜平台，形成了一套较为完

善的机器学习侧信道分析工具集。深度学习模块既支持简单的网络结构搭建，也支持通过二

次开发实现完全自定义网络，支持高阶用户使用学术界的前沿技术。配合平台的项目管理、

曲线管理、模型管理等功能，随着用户使用的深入，平台内将逐渐形成一套个性化的机器学

习分析知识库，有助于分析经验的积累和分析结果的快速内部分享。

21 产品典型案例

案例四

价值

可直接分析有防护的密码算法实现；

拓展安全分析边界，探索未知泄露形式和分析方法；

指导高阶用户进行完善的侧信道防护，提升密码设备安全性；

最终目标是实现脱离人工干预的全自动化分析。

22

密码工程学教学

背景

解决方案

价值

当前密码人才严重缺失，国家陆续批准了 15 所高校的密码本科学科建设。密码人才的培养

是全方位的，不但要让他们了解密码学的基础理论，更需要让他们理解密码工程应用实践

中的许多技术与方法。一般人会认为只要按照标准实现了密码功能即可达到理论安全，殊

不知这样恰恰是一种缺乏密码安全的理解。因此，在密码工程学教学实验需要加入密码安

全工程的实验课程，让学生切实感受到，如果在实现中不添加侧信道防护手段，那么其所

实现的密码能力将一定会被破解，从而危及整个安全体系。

在密码学本科、社会化培训、研究生教学中加入密码安全教学及相关实验课程，使用相关侧

信道分析设备与实验，使学习人员了解侧信道技术与密码安全理论。

普及密码安全理论与实践；

提升密码工程技术人员安全理论；

提供完善教学课件与密码安全实践课程。

23

产品典型案例

案例五

发布自研侧信道产品，协助国

内芯片企业首次通过海外 CC

安全认证

成为国内首家 / 全球第四家

能自研安全密码芯片系统检

测设备和平台的公司

在 Blackhat2015 大会上，

特邀发布针对 USIM 卡的

安全分祈

成为首家具备国密算法软硬

件检测能力的侧信道厂家

升级侧信道的机器学习能力

发明专利 “芯片指纹的提取装置及

方法”

发明专利 “一种 USIM 卡抗侧信道

攻击能力评估方法及其系统”

发明专利 “一种国密 SM2 算法曲线

中对于阶 n 的高速等时模逆算法”

2014 年

2016 年

2021 年

2019 年

2022 年

2015 年

实用新型专利 “多协议

嵌入式终端功耗侧信息采

集装置”

聚焦物理安全

夯实可信根基

观澜

观源密码安全事业部