一些安全相關的操作使用輸入的值和密鑰，由半導體芯片執(zhí)行不同的時間來比較。小心的時序測量和分析就能恢復出密鑰。這個方法最早在1996年的文獻上提到。稍后這種攻擊成功破解了實際的RSA簽名的智能卡。

為了攻擊成功，需要收集裝置的信息，與處理時間整合比較，如問答延遲（quesTIon-answer delay）。很多密碼算法容易受到時序攻擊，主要原因是軟件來執(zhí)行算法。那包括執(zhí)行適時跳過需要的分支和操作條件;使用緩存;不固定時間處理指令如倍頻和分頻;還有大量的其他原因。結果就是執(zhí)行能力典型地取決于密鑰和輸入的數(shù)據(jù)。

為防止此類攻擊可以使用盲簽名（Blinding signatures）技術。這個方法是利用選定的隨機數(shù)與輸入數(shù)據(jù)混合來防止破解者知道輸入數(shù)據(jù)的數(shù)學運算法則。

時序攻擊可用在安全保護是基于密碼的微控制器，或使用確定數(shù)字的卡或密碼來進行訪問控制的系統(tǒng)，如達拉斯的iButton產(chǎn)品。這些系統(tǒng)中共有的風險是輸入的連續(xù)數(shù)字在數(shù)據(jù)庫進行再次校驗。系統(tǒng)需經(jīng)常檢查輸入到數(shù)據(jù)庫的密鑰的每個字節(jié)，一旦發(fā)現(xiàn)不正確的字節(jié)就會立即停止，然后切換到下一個直到最后一個。所以破解者很容易測量出輸入最后一個密鑰倒請求另一個的時間，并得出發(fā)現(xiàn)的密鑰相似度。嘗試相對小的數(shù)字，有可能找到匹配的密鑰。

為防止這些攻擊，設計者需要小心計算處理器的周期。當密碼進行比較時確保正確和錯誤的時間是一樣的，例如：飛思卡爾的68HC08微控制器的內(nèi)部存儲器載入模塊在輸入正確的八字節(jié)密碼后可以訪問內(nèi)部閃存。為達到正確和錯誤的密碼都處理相同的時間，程序中增加了額外的空操作指令。這對時序攻擊提供了很好的保護。一些微控制器有內(nèi)部阻容振蕩器，那樣處理器的工作頻率與電壓和芯片的溫度相關。這使得時序分析很困難，攻擊時需要穩(wěn)定元器件的溫度并減少電源線上的噪聲和電壓波動。一些智能卡有內(nèi)部隨機時鐘信號使得攻擊時測量時間延遲無效。

三、窮舉攻擊（也稱暴力攻擊Brute force attacks）

暴力對于半導體硬件和密碼來說是另一種意思。對于密碼，暴力攻擊是對系統(tǒng)嘗試數(shù)量眾多的密鑰。通常是使用高速計算機來尋找匹配的密鑰。 一個例子是微控制器中的密碼保護設置。以TI的MSP430為例，密碼本身長度為32字節(jié)（256位），抵擋暴力攻擊已經(jīng)足夠了。但密碼分配在與處理器中斷矢量相同的存儲器地址。那么，首先減少存儲器內(nèi)矢量一直指向的區(qū)域。然后當軟件被更新時，只有小部分的密碼被修改，因為大部分中斷子程序指向的矢量是相同的地址。

結果是，如果破解者知道早前密碼中的一個，就很容易做系統(tǒng)的搜索，在合理的時間內(nèi)找到正確的密碼。 暴力攻擊也可用在ASIC或CPLD的硬件設計來實現(xiàn)。這種情況下，破解者使用所有可能的邏輯組合到元器件可能的輸入端并觀察所有輸出。這種方法也稱為黑箱分析（Black-box analysis），因為破解者不知道被測試元器件的情況。通過所有可能的信號組合，嘗試獲得元器件的功能。這種方法對相對小的邏輯器件很有效。另一個問題是破解者使用的ASIC或CPLD有觸發(fā)器，故輸出將可能是當前狀態(tài)或輸入的狀態(tài)。但如果預先檢查并分析信號，搜索的范圍可以顯著減少。例如，時鐘輸入，數(shù)據(jù)總線和一些控制信號是很容易認出的。

另一種可能的暴力攻擊，對很多半導體芯片有效，是將外部高壓信號（通常是兩倍于電源電壓）加到芯片引腳上，來試圖進入工廠測試或編程模式。事實上，這些引腳用數(shù)字萬用表很容易發(fā)現(xiàn)，因為它們沒有保護二極管到電源腳。一旦發(fā)現(xiàn)對高壓敏感的引腳，破解者就可以嘗試可能的邏輯信號組合來加到別的引腳上，找出用于進入工廠測試或編程模式的部分。 破解者也可用元器件的通信協(xié)議來找出設計者嵌入在軟件中的測試和更新用得隱藏功能。

芯片制造商經(jīng)常提供給后期測試用得嵌入硬件測試接口。如果這些接口的安全保護沒有適當設計，破解者很容易利用它來讀寫片上存儲器。在智能卡中，這些測試接口通常位于芯片電路之外，并在測試后從物理上除去。 任何安全系統(tǒng)，不管軟件和硬件，在設計上都可能有缺陷，對于破解者來說都是機會，暴力攻擊有可能找到它。小心設計安全保護系統(tǒng)，進行適當?shù)脑u估，可以避免很多問題，并使得這些攻擊事實上不可行。