伴随着5G通信技术和物联网技术的快速发展,无线射频技术和传感器网络等终端微型设备的应用越来越普遍。为保障这些设备数据通信的安全,适用于资源受限环境下(芯片面积资源少、能耗低、存储资源少等)的轻量级分组密码算法应运而生。然而,轻量级分组密码算法容易遭受到侧信道攻击的彻底破译。这些攻击鲜明特点是攻击成本较低,但对密码(芯片)设备具有致命的威胁。研究新型轻量级密码算法侧信道攻击及相关防护技术是目前学术界和工业界共同讨论的热点问题。本文侧重对两个轻量级分组密码算法开展模板分析和相关能量攻击研究。主要工作如下:1.针对轻量级分组密码算法DoT给出一种新的模板攻击方法。基于汉明重量模型和密码算法DoT的S盒特点,采用中间值构建模板的思想,提出了一种针对密码算法DoT的新模板攻击。测试结果表明:利用S盒的输入值做为中间值进行的模板攻击能够有效地获取80比特密钥,其中仅需使用约6条能量。这说明密码算法DoT无法直接抵御模板攻击。2.针对轻量级分组密码算法SKINNY提出了一种相关能量攻击。基于密码算法SKINNY的算法结构和S盒特点,构建了一种S盒输出的相关能量分析方法。测试结果表明:仅需要约20条能量信息就足以捕获该算法的128比特密钥信息。3.对轻量级分组密码算法SKINNY提出了一种布尔掩码防护方法。注意到,相关能量攻击实现相对简单,仅需一些简单的设备就可以实施攻击。为了提高分组密码算法SKINNY的安全性,基于其算法结构和密码S盒,通过加入随机比特构建给出一种布尔掩码防护方法,并进行相关能量实验测试。结果证实:该掩码方案能有效抵御相关能量攻击。