随着信息技术的快速发展,信息安全已成为人们关注的重要问题。密码电路是信息安全的保证,而密码算法是密码电路的基石,AES算法以其安全性能高资源占用少等优点被广泛应用于信息安全领域。旁路攻击是目前最便捷有效的一类密码分析技术,近年来快速发展的一种旁路攻击方法——错误敏感性攻击FSA,能够攻击多种传统防御措施,对密码电路的安全构成了巨大的威胁。因此,针对AES密码电路的错误敏感性攻击与防御措施的研究具有重要意义。论文的主要工作是针对AES电路的汉明重量错误敏感性攻击HW-FSA、碰撞错误敏感性攻击CFSA和零值错误敏感性攻击ZFSA三种错误敏感性攻击进行研究,并提出相应的防御策略以设计出安全可靠的AES电路。首先,为了给FSA攻击与防御的研究提供实验基础,依据FSA的基本原理,利用ISE开发工具和SAKURA-G开发板,构建了错误敏感性攻击仿真平台并成功攻击了FSA研究中的典型电路PPRM1-AES和掩码AES。然后,针对传统错误攻击防御措施基本无法同时防御HW-FSA和CFSA的问题,基于四种复合域掩码S盒的设计,通过破坏S盒之间错误敏感特性的相似性和增加错误敏感性的采集难度,提出了随机并行混合掩码S盒的AES电路结构来进行联合防御。随后,针对ZFSA存在的攻击范围窄、效率较低等问题,根据复合域S盒的零值特性和8bit AES电路的结构特点,提出了面向8bit AES电路的高效ZFSA攻击方法。最后,为了弥补AES电路的ZFSA攻击漏洞,通过随机增加S盒在零值输入时的电路延时来破坏ZFSA实现的条件,设计了基于零值检测的随机延时电路结构用于防御ZFSA。基于构建的错误敏感性攻击仿真平台,对随机并行混合掩码S盒AES电路进行HW-FSA和CFSA攻击,均无法获得正确密钥信息,表明提出的联合防御措施的有效性。采用本文提出的高效ZFSA攻击方法对8bit AES电路进行攻击,只需对256×256条明文进行加密和正确率统计,不需要复杂计算即可恢复全部密钥,验证了攻击方法的可行性和高效性。最后,对基于零值检测的随机延时AES电路实施ZFSA攻击,结果表明其具有抵抗ZFSA攻击的能力。