差分能量分析（DPA）是一种强大的密码算法攻击技术。一种有效的防御措施是对参与运算的中间数据进行掩码，然而采用掩码技术的密码算法仍然可以用高阶DPA进行攻击。高阶DPA攻击与一般DPA攻击相比较存在很多难点，包括建立正确的攻击模型、选取正确的攻击点、构造适当的组合函数以及提高攻击模型的信噪比等。通过对一种经典的掩码方案进行分析，逐一阐述在高阶DPA攻击中如何解决上述难点，并在硬件实现的算法协处理器上对攻击方法进行了验证。

随着AES算法的推广应用，在资源受限的智能卡等嵌入式设备中，如何有效抵抗能量分析攻击，提高密码芯片的安全性，这一课题已引起了越来越多学者们的广泛关注。本文针对该问题，提出了一种改进的固定值掩码防御方法。该方法在简单固定值掩码方法的基础上，增加另一组掩码值，在列混淆的过程中随机调用实现对状态矩阵的分行掩码，从而减小列混淆操作可能导致的掩码相互抵消，暴露中间值的可能性。通过搭建能量分析平台进行实验分析，并与其他防御方法相比较分析，结果表明改进后的防御方法安全性更高，能够抵抗二阶差分能量分析攻击。