用于旁路安全的电磁干扰屏蔽：分析、仿真与测量

《ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems》：EMI Shielding for Use in Side-Channel Security: Analysis, Simulation and Measurements

电磁屏蔽材料在加密器件侧信道安全防护中的应用研究，通过综述导电聚合物、金属泡沫、碳基材料和超材料等新型屏蔽材料，首次提出基于安全指标的屏蔽效能评估体系，建立屏蔽效能（SE）与加密信号信噪比（cryptographic-SNR）的量化关系，结合ANSYS仿真平台和真实硬件测试，揭示材料厚度、带宽及电磁特性对侧信道防护的关键影响机制。

　　

摘要

在考虑密码设备的侧信道分析（SCA）安全性时，减轻模块之间的电磁泄漏和电磁干扰（EMI）是一个重大挑战。本文全面回顾并深入分析了电磁屏蔽材料的应用，这些材料是为满足可靠性要求和诸如EMI/EMC等标准而设计的，作为增强EM-SCA安全性的对策。我们调查了当前的电磁屏蔽材料领域，包括导电聚合物、金属泡沫、碳基材料和超材料，并首次使用以安全性为中心的指标来评估它们在减弱辐射和防止信息泄露方面的有效性。通过系统地研究现有文献、进行实验研究以及在ANSYS求解器中构建完全可仿真的电磁环境，我们确定了影响电磁屏蔽材料性能的关键因素，如屏蔽效能（SE）、带宽、厚度和材料属性对安全特性的影响。我们建立了屏蔽效能与密码系统信噪比（SNR）之间的联系，并通过实际硬件测量展示了这些材料在何种条件下能够提供非常高的安全水平。通过整合多学科研究领域的见解，本文旨在为研究人员、工程师和从业者提供宝贵的双向指导，帮助他们在设计和部署利用电磁屏蔽材料的强大侧信道安全措施时做出决策，这些措施已经得到了可靠性标准的认可。