便携设备如智能卡，无线传感器，射频标签技术等越来越多的应用到生活的方方面面。这些设备给我们带来方便的同时，设备中个人信息的安全性也受到了广泛的关注，由于便携设备的硬件资源如存储空间、计算能力等会有很大的限制，传统的加密算法，由于对硬件资源要求较高，并不适合应用于这些设备中。KLEIN是在2011年提出的对硬件资源要求较低的轻量级分组密码算法，特别适用于这些资源受限的硬件设备，尤其是在传感器设备上。和近几年提出的轻量级密码算法相比，KLEIN在考虑硬件低资源开销的同时采取了面向软件的设计思路，综合考虑了算法的安全性和软硬件实现上的效率与开销，其在软硬件实现上均有良好的性能。传统的对密码设备的攻击主要是通过数学分析对密码算法自身的安全性进行攻击，但是随着侧信道攻击（Side-Channel Attack, SCA）被提出来之后，侧信道攻击迅速成为密码学的一个研究热点。侧信道攻击是通过收集分析密码芯片运行时泄露的运行时间、功耗和电磁场等信息从而获得密码算法的密钥的一种攻击方法。能量分析攻击就是一种非常有效的侧信道攻击方法，它通过分析密码芯片在加密过程中泄露的功耗信息来获取密钥。由于能量分析攻击对密码设备的巨大威胁，在设计密码芯片时，我们不得不加入各种防护技术，使其具有抗能量分析攻击的能力。目前已经从算法本身和硬件设备的角度提出了抵御功耗分析攻击的方法，比较常用的有掩码、隐藏等。本文论述了对KLEIN密码芯片的研究意义，并且用基于FPGA的硬件设计来实现KLEIN算法，通过仿真实验平台采集KLEIN在执行时的功耗信息，分析其功耗泄露信息特性，提出了对KLEIN进行能量分析攻击的策略，取得了较为理想的实验结果。最后，又分析并实现了KLEIN的抗差分能量分析攻击措施。