# nuscar **Repository Path**: osr-tech/nuscar ## Basic Information - **Project Name**: nuscar - **Description**: **现代化侧信道分析工具箱** — 专为侧信道研究员和安全工程师设计的高效武器库 - **Primary Language**: Python - **License**: AGPL-3.0 - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 7 - **Forks**: 0 - **Created**: 2025-03-10 - **Last Updated**: 2025-06-20 ## Categories & Tags **Categories**: security-dev **Tags**: None ## README # 🚀 NUSCAR: 高性能侧信道分析工具箱 **现代化侧信道分析工具箱** — 专为侧信道研究员和安全工程师设计的高效武器库 > **版权声明** > 本项目仅用于学习科研使用，如果您需要将本项目代码用于商业产品，请联系我们(sales@osr-tech.com)获取商业许可证。 > 如果**NUSCAR**平台对您的研究和实验有帮助，可在工作中引用本工程，并推荐给其他人，我们不胜感激！

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## 🌟 核心亮点 - **⚡ 极致性能**：基于Rust + PyO3实现核心算法加速，并行计算效率提升 - **📊 全栈工具链**：从曲线采集到侧信道分析的全流程解决方案 - **📚 高效开发**： python API接口，轻松扩展新型算法分析 - **🧠 集成分析方法**：CPA/DPA/LRA/TTest/ML/Template - **📈 交互式可视化**：基于Plotly的智能绘图引擎 - **🗃️ 曲线文件处理**：Zarr格式高效管理海量曲线文件 - **🔄 格式互通**：支持Zarr/ETS/Trs等格式互转 - **⏬ 丰富的数据集**：提供多个开源侧信道[数据集下载](https://gitee.com/osr-tech/nuscar#-开源侧信道数据集下载-) ，方便测试验证 ## 📦 快速安装 下载对应 `python` 版本的 `whl` 安装包，使用 `pip` 进行安装。 ```bash pip install nuscar-1.0.0-cp312-cp312-win_amd64.whl ``` ## 🚴 快速入门 ``` python import nuscar import numpy as np # 加载曲线数据 reader = nuscar.ReaderZARR("../datasets/aes_stm32.zarr") ctn = nuscar.ContainerZARR(reader) # 执行AES算法CPA攻击 sf = nuscar.ciphers.aes.attack_first_sbox_hw() dist = nuscar.distinguisher.CPADistinguisher() task = nuscar.task.DistinguisherTask(ctn, sf, distinguisher=dist, steps=10) task.run() # 展示结果 key = np.frombuffer(bytes([0x5e, 0x75, 0xe3, 0x26, 0x56, 0xba, 0x6b, 0x8c, 0x6e, 0x26, 0xd2, 0x54, 0xf2, 0xfc, 0x1b, 0x44]), dtype='uint8') # 仅作为验证使用 task.show_candidate(correct_key=key) ``` 推荐使用[JupyterLab](https://jupyter.org/)环境作为NUSCAR运行环境进行侧信道分析。在`tutorials` 目录中，我们给出了更多示例Jupyter Notebook。 ## 🔨 开发环境安装说明 以下是开发环境安装说明，请按照以下步骤进行操作： 1. 安装 Rust 编译环境 - 安装 Rust 工具链https://www.rust-lang.org/tools/install - 下载安装 MSVC https://learn.microsoft.com/zh-cn/windows/dev-environment/rust/setup 2. 拉取 NUSCAR 工程代码: ```bash git clone https://gitee.com/osr-tech/nuscar.git ``` 3. 安装PyO3编译环境: ```bash pip install maturin ``` 4. 完成nuscar编译: ```bash maturin build --release # 生成whl文件在target/wheels文件夹 ``` ## 📈 开源侧信道数据集下载 ⏬ **侧信道攻击与防御的研究高度依赖真实数据，开源数据集为学术界和工业界提供了可直接使用的实验基础，避免了昂贵或复杂的硬件数据采集过程。 研究人员可利用标准化数据集开发、验证和对比新的攻击算法（如深度学习模型）或防御方案（如掩码、噪声注入）。学生可通过开源数据集直观理解侧信道攻击原理（如通过功耗曲线提取密钥），并动手实现攻击或防御实验，弥补理论教学的不足。** **NUSCAR项目整理了目前主流开源侧信道数据集，为方便在NUSCAR中使用，数据集统一转换为了高效的ZARR格式。** | 序号 | 名称 | 描述 | 曲线数 | 采样点数 | 下载链接 | |----|---------------------------------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|--------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 | [DPA-V2](https://dpacontest.telecom-paris.fr/v2/index.php) | AES-128 硬件实现（SASEBO GII开发板），功耗采集，32个固定密钥（每个20,000条曲线）。 | 640,000
20,000 | 3,253
3,253 | [dpav2.zarr (3.6G)](http://120.79.25.111:90/dpav2.zarr)
[dpav2_k32.zarr (116M)](http://120.79.25.111:90/dpav2_k32.zarr) | | 2 | [DPA-V4](https://dpacontest.telecom-paris.fr/v4/rsm_traces.php) | AES-256 RSM 软件实现（ATMega-163），电磁采集，1个固定密钥。 | 20,000 | 435,002 | [dpav4_rsm.zarr (6.6G)](http://120.79.25.111:90/dpav4_rsm.zarr) | | 3 | [DPA-V4.2](https://dpacontest.telecom-paris.fr/v4/42_traces.php) | AES-128 RSM 软件实现（ATMega-163），电磁采集，1个固定密钥。 | 5,000 | 1,704,402 | [dpav4_2_rsm_k00.zarr (6.3G)](http://120.79.25.111:90/dpav4_2_rsm_k00.zarr) | | 4 | [ASCAD V1](https://github.com/ANSSI-FR/ASCAD) | boolean masked AES软件实现（ATMega8515开发板），电磁采集，1个固定密钥。 ascadv1为提取的兴趣点数据，ascadv1_raw为原始数据。 | 60,000
60,000 | 700
100,000 | [ascadv1.zarr (22M)](http://120.79.25.111:90/ascadv1.zarr)
[ascadv1_raw.zarr (3.1G)](http://120.79.25.111:90/ascadv1_raw.zarr) | | 5 | [ASCAD V2](https://github.com/ANSSI-FR/ASCAD) | affine masked AES软件实现（STM32开发板），功耗采集，随机密钥。 | 510,000 | 15,000 | [ascadv2-extracted.zarr (6.0G)](http://120.79.25.111:90/ascadv2-extracted.zarr) | | 6 | [Aisylab AES_HD](http://aisylabdatasets.ewi.tudelft.nl/) | AES-128 硬件实现（SASEBO GII开发板），功耗采集，1个固定密钥。包括一个基础数据集和一个扩充数据集，曲线集中前45,000/450,000条为训练集，后5,000/50,000条为攻击集。 | 50,000
500,000 | 1,250
1,250 | [aes_hd.zarr (70M)](http://120.79.25.111:90/aes_hd.zarr)
[aes_hd_ext.zarr (698M)](http://120.79.25.111:90/aes_hd_ext.zarr) | | 7 | [CHES CTF 2018](http://aisylabdatasets.ewi.tudelft.nl/) | masked AES-128软件实现，功耗采集，1个固定密钥。 曲线集中前4500条为训练集，后500条为攻击集。 | 5,000 | 2,200 | [ches_ctf.zarr (384M)](http://120.79.25.111:90/ches_ctf.zarr) | | 8 | [CHES CTF 2020](https://ctf.spook.dev/) | Clyde-128软件实现(sw3、sw4)和硬件实现(hw2、hw3)，共220,000条曲线，包括固定密钥(fkey)和随机密钥(rkey)，功耗采集。 | 100,000
100,000
10,000
10,000 | 7,000
7,000
62,500
83,333 | [fkey_hw2_K1_100000_0.zarr (1.3G)](http://120.79.25.111:90/fkey_hw2_K1_100000_0.zarr)
[rkey_hw3_100000_0.zarr (1.4G)](http://120.79.25.111:90/rkey_hw3_100000_0.zarr)
[fkey_sw3_K0_10000_0.zarr (1.2G)](http://120.79.25.111:90/fkey_sw3_K0_10000_0.zarr)
[fkey_sw4_K0_10000_0.zarr (1.6G)](http://120.79.25.111:90/fkey_sw4_K0_10000_0.zarr) | | 9 | [Ed25519 (WolfSSL)](https://github.com/leoweissbart/MachineLearningBasedSideChannelAttackonEdDSA) | 无防护的EdDSA (Curve25519) 软件实现, STM32开发板，随机密钥，功耗采集。 | 6,400 | 1,000 | [databaseEdDSA.zarr (22M)](http://120.79.25.111:90/databaseEdDSA.zarr) | | 10 | [ECC EdDSA](https://github.com/AISyLab/IterativeDLFramework) | 带防护的EdDSA (Curve25519) 软件实现, 包括两个防护机制的数据集，随机密钥，功耗采集。曲线集中前63,750条为训练集，后12,750条为攻击集。 | 76,500
76,500 | 8000
1000 | [cswap_arith.zarr (669M)](http://120.79.25.111:90/cswap_arith.zarr)
[cswap_pointer.zarr (76M)](http://120.79.25.111:90/cswap_pointer.zarr) | | | 11 | [REASSURE ECC](https://zenodo.org/records/3609789) | 带防护的ECDH (Curve25519，CSPOINTER) 软件实现, STM32开发板，5997次ECDH，随机密钥，电磁采集，每条曲线对应蒙哥马利阶梯标量乘法的一次迭代，255条曲线对应一次ECDH（5997*255=1529235）。 | 1529235 | 5500 | [REASSURE_c25519.zarr (7.0G)](http://120.79.25.111:90/REASSURE_c25519.zarr) | | 12 | [Jlsca traces](https://github.com/Keysight/Jlsca) | SHA1、DES、3DES、AES-128、AES-192、AES-256软件实现。 | | | [Jlsca-traces.zip (20M)](http://120.79.25.111:90/Jlsca-traces.zip) | | 13 | PANDA 2018 Challenge | 包括三组挑战：（1）标准AES-128软件实现，采集的是加密运算过程中第一轮的能量泄露波形；（2）非标准S盒的AES-128软件实现，采集的是加密运算过程中第一轮的能量泄露波形；（3）非标准S盒的AES-128软件实现，已知第一个密钥字节 (k0) 的取值范围在 0x50~0x80之间。 | 1,200
9,995
997
5120 | 61,049
67,970
67,970
50,000 | [Panda2018_Challenge1.zarr (62M)](http://120.79.25.111:90/Panda2018_Challenge1.zarr)
[Panda2018_Challenge2-1.zarr (572M)](http://120.79.25.111:90/Panda2018_Challenge2-1.zarr)
[Panda2018_Challenge2-2.zarr (58M)](http://120.79.25.111:90/Panda2018_Challenge2-2.zarr)
[Panda2018_Challenge3.zarr (202M)](http://120.79.25.111:90/Panda2018_Challenge3.zarr) | | 14 | [第九届（2024年）全国高校密码数学挑战赛赛题三](http://www.cmsecc.com/xiazai/) | AES-128软件实现，功耗采集，包括低噪声水平样本、中噪声水平样本、高噪声水平样本，需基于给定泄露样本与对应明文信息编写能能量分析攻击代码恢复AES密码芯片所使用密钥第一字节值（详见压缩包内说明文档）。 | | | [cmsecc2024-chal3.zip (2M)](http://120.79.25.111:90/cmsecc2024-chal3.zip) | | 15 | [金融密码杯赛题三](https://fincryptography.cn/) | 后量子签名算法 Dilithium 软件实现（STM32开发板），功耗采集，采集曲线主要是 Dilithium生成多项式向量 y 的过程，参数选择的是 NIST Security Level 为 2 的情况（详见PDF说明文档）。 | 40,000
40,000
30,000
20,000
10,000
8,000
5000;3500;2500;1500;700
| 46,000 | [fc_dilithium_training.zarr (3.7G)](http://120.79.25.111:90/fc_dilithium_training.zarr)
[fc-dilithium_attack0.zarr (3.5G)](http://120.79.25.111:90/fc-dilithium_attack0.zarr)
[fc-dilithium_attack1.zarr (2.7G)](http://120.79.25.111:90/fc-dilithium_attack1.zarr)
[fc-dilithium_attack2.zarr (1.8G)](http://120.79.25.111:90/fc-dilithium_attack2.zarr)
[fc-dilithium_attack3.zarr (892M)](http://120.79.25.111:90/fc-dilithium_attack3.zarr)
[fc-dilithium_attack4.zarr (710M)](http://120.79.25.111:90/fc-dilithium_attack4.zarr)
[fc-dilithium_attack5-9.zarr.tar (1.2G)](http://120.79.25.111:90/fc-dilithium_attack5-9.zarr.tar)
[fc_dilithium_desc.pdf (0.1M)](http://120.79.25.111:90/fc_dilithium_desc.pdf) | **下载文件校验（SHA256）:** - aes_hd_ext.zarr: c64d632a961605f31c70291b538aed9a16cd491877de6c6e2244807415494258 - aes_hd.zarr: 33abc31709f5b51f8e2ff765c21b203971796d894ca896b319d349f24065f1d2 - ascadv1_raw.zarr: f08fff0950914c5e47af632155d663b4c2fb0401655bd9cc1f2980b81d49971a - ascadv1.zarr: dde347b4a7b1c8ad0b71c150c1056c1a6847d48aaa3ea7528145acc5c4523a8a - ascadv2-extracted.zarr: e657b6a71103678cecef283c9d2f8afff1c6b704d2f67ffbe09a2ef44d3ea758 - ches_ctf.zarr: 66755e37a653984e177bc8053db26d2059a64727936e0c0f92e24d8828df6e49 - cswap_arith.zarr: a4cdd0457e5c1551e5bfcc34a2045e5229da3d963427e99d7d8a7a42b5e0f976 - cswap_pointer.zarr: 8136ea936fa8f9684f9cb041290e528f426f03588dbcabe44ca378a9c3b43ea1 - cmsecc2024-chal3.zip: 639401d98dbe483016f5f942b5fc4afc173b05feee5d18e8dd6408c0a4116ef9 - databaseEdDSA.zarr: 36ed7c8b8ebb634ccc1c97bfc0720593a72f57ae7488cd47dc112a655013f8ed - dpav2_k32.zarr: 849c215ac62f7421e8340f55ff211f57111e0a0452a154fa4ec1991d2b814715 - dpav2.zarr: 3c946e10a4d3b8039cc832d2d0a6947c6e74dd6a94c7b332f59d87529ec65e89 - dpav4_2_rsm_k00.zarr: 0574d4730635af10d873268ac94e10adf5391c03493aa8226ca9e0a8766292a7 - dpav4_rsm.zarr: d51fa3125a7da3dd26152f4b5fe37371eeed73909a268eededebd600a267ee37 - fc_dilithium_training.zarr: cc635c20cf81bcede7da5019194045b0ca6ae08b486020f2c765f21bd0f0c5d6 - fc-dilithium_attack0.zarr: 66182df95ad2628fb845a9392b89fe50dcc4b8a1e7367f2139d305e9ae1b537a - fc-dilithium_attack1.zarr: 89022ce0c95fd11b84cae4542a29d2f767881251aae3cf3bfde4dfd462f5c799 - fc-dilithium_attack2.zarr: 83db548c44250dab3ed556603a6977d08c95b0e46e28ee1f1d37dbd9b452491d - fc-dilithium_attack3.zarr: 2869349a481efcbd48a1a59052651cbc8e5c3479f02689214ce817b80afcb699 - fc-dilithium_attack4.zarr: 22d81e22b72135e70ead4c50c9f24f75ea3e773fb83a57e2bbf0e6464191f3f7 - fc-dilithium_attack5-9.zarr.tar: 034c80285bbd78be6fbe9c2ba02b7aa6339c839f92b7084050058c4908fa47c0 - fkey_hw2_K1_100000_0.zarr: 3d644d696eecba59e14198e7f69855bf7f94e79d47c8c3512cfe0d6fe4374529 - fkey_sw3_K0_10000_0.zarr: 6bf5846e7f48169925833bf076b3aee300cd6a63d0839c3c7820a532e786e2c6 - fkey_sw4_K0_10000_0.zarr: 6937ac706c37fb4fe38351da62e0d64cf31f4d5b073a28b0bacb273fd5ab420f - Panda2018_Challenge1.zarr: 018e0090a187f3ec83255fbf1ba952ed5edb8c7b02fb3881d16e50ed73b312ec - Panda2018_Challenge2-1.zarr: 879f763bc5ee165444a862e791e7f67742d5c131c4fc0d1c63ec7a7515c953e5 - Panda2018_Challenge2-2.zarr: fa057e7ebc7ee9b0a49d5ded996303559254238f9d0656f7bd389c9fdd7f3f82 - Panda2018_Challenge3.zarr: 806214ecc5e2cca05da869ae4f19cbdd03a385923b59d074ab629f310aa52187 - REASSURE_c25519.zarr: 78b75464f609a6ecbfb7483fe5f514162df1c207565574918343e0629c027b1a - rk_hw3_100000_0.zarr: f24c486421fa0e32fb68724b6b208af1614a9f82528cc9d3a142d5d1a4e66eb0 - Jlsca-traces.zip: a7f842523b39113935897d90674b9fbe5df58cf34b48aa3459e35b88cc6ae060