通过SOC芯片实现加密算法是数据加密的一种重要方式,随着SOC芯片在各个领域的广泛应用,其安全性也是广大学者关注的一个重要方面。针对SOC芯片实现的加密算法的攻击方法有许多种,本文采用差分故障攻击的方式对芯片进行分析,主动攻击芯片的某些方面,使芯片产生错误运算,从而分析出关键信息,并针对各种故障攻击方式介绍防御方案,并设计一种软件防御方案和一种硬件防御方案。本文通过激光、电压毛刺、时钟毛刺的方式对SOC芯片注入故障,采用差分故障分析(Differential Fault Analysis,DFA)得出算法秘钥,并根据差分故障攻击的特点设计防御方式。首先,详细剖析了DES算法的运算过程,并在DES算法实现过程的基础上进行差分故障分析,详细分析第15轮、第16轮攻击和秘钥恢复过程。接着,分别采用激光、电压毛刺、时钟毛刺的方式对SOC芯片运行的DES算法进行故障注入,获取故障数据,对足够数量的故障数据进行分析筛选计算,得到加密过程中应用的算法秘钥。最后,针对各种故障注入方式思考阻止故障注入和检测故障注入的方案,实现一种基于随机伪轮和逆运算的防御强度可控的时间冗余软件防御方案,和另一种基于随机时钟和奇偶校验的硬件防御方案。本文通过多种故障注入方式对某款SOC芯片运行的DES算法进行差分故障攻击,获取算法秘钥,证明算法在芯片中运算存在不安全因素,然后针对各类故障攻击方法设计可控的防御算法,软件实现算法主要依靠随机伪轮、逆运算构成的时间冗余方案,硬件实现主要依靠随机时钟、奇偶校验构成的防御方案。攻击和防御的实现主要为以后的各类算法的抗故障攻击设计和抗攻击性能验证提供参考。