在密码算法执行过程中,必须依托密码设备采用软件或硬件的实现方式来实现密码算法。这些密码设备在运行过程中,总会伴随着“侧信息”的产生,例如能量的消耗、电磁的辐射等,这些侧信息对密码设备的安全产生了重大的隐患。而能量分析攻击是一种采集密码算法运行过程中的能量信息来分析破解秘密信息的一种方法,能量分析攻击以攻击效果显著、且成本较低、攻击手段简单的特点,严重的威胁密码设备的安全性。AES算法的全称为Advanced Encryption Standard,即高级加密标准,由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197,并在2002年5月26日成为有效的标准,并沿用至今,为使用最为广泛的分组加密算法之一。本文依托能量攻击平台,针对采用基于SOC芯片的软实现AES加密算法的安全智能卡设备进行差分能量分析(Differential Power Analysis,DPA)的研究。对DPA攻击所涉及的能量迹预处理、能量泄漏模型、攻击方法的选择等进行了系统化的实验与研究。并实现了一阶DPA攻击、使用乱序隐藏策略算法的DPA攻击、以及使用掩码防护策略的二阶DPA攻击。本文设计并实现了适用于安全SOC芯片的AES加密算法的抗DPA攻击方案。对于软件实现的AES加密掩码方案,本文针对改进的循环移位S盒掩码(RSM2.0)进行安全性与性能的分析,针对此方案中易被DPA攻击的中间值增加防护手段、对于不容易攻击的中间值采用更低的防护策略以提升性能。设计出安全、高效的轻量级防护方案。对于硬件实现的AES加密掩码方案,本文针对非线性变换的S盒,采用复合域算数上的布尔掩码型S盒方案,将有限域GF(28)上的运算转换至GF(22)上的运算。同时采用随机数流参与S盒的运算,使得S盒输入和输出的掩码值不同且相互独立。以增加抗二阶DPA攻击能力。基于0.11μmCMOS技术,本文实现的硬件AES掩码方案连续加密的吞吐率约为1.04Gbps。