在计算机和通信技术日益普及和发展的今天，随着电子邮件、电子自动转账支付系统和零售业务网的建立与实现，用户存储的数据和传递的信息增多，信息的安全保护已经不仅仅局限于政治、军事及外交，而是与我们的生活息息相关，并且越来越多的受到人们的重视，加密是保证信息安全的一个行之有效的手段。但是，攻击者可以利用硬件加密设备运行过程中产生的能量消耗、执行时间、电磁辐射等泄露信息获取相应的安全信息。这种旁路攻击技术由于不需要破坏加密设备以及破解效率高等特点，受到了国内外学者的高度重视。研究旁路攻击技术的工作，并提出有效的旁路攻击防御措施是本文工作的重点。本文首先针对现今流行的私钥密码算法AES (高级数据加密标准)和SMS4(我国无线局域网产品使用的密码算法)提出了一种高性能硬件实现方式，这种方法比一般的基于软件平台的实现方法有加密速度快、易实现复杂功能和易于嵌入等优点。使用仿真的方法对实现的AES加密算法进行差分功耗分析，成功分析出算法使用的加密密钥，证明了无保护的加密算法不能抵抗差分功耗攻击。之后，针对算术掩码方法不能同时抵抗差分功耗分析以及Glitch攻击的弱点，提出了一种改进的掩码保护算法。针对AES和SMS4算法中的关键非线性运算S-盒的保护方案，给出了不同的实现方法，详细的介绍了不同方案的具体实现过程及各自的优缺点。分别将其应用在AES和SMS4算法并将其实现在FPGA平台上。通过与其他设计者提出的方案性能进行评估和对比，在保证掩码保护方案的安全性的同时，实验结果证明本文的实现具有较好的吞吐量面积比。