经过几十年的发展,侧信道攻击已经严重地威胁到密码设备的安全性,成为了一种能从密码设备中提取秘密信息的有效手段。因此,发展各种抵抗侧信道攻击的技术是非常有必要的。本文研究的随机延迟插入（Random Delay Insertion,RDI）类侧信道防护方法就是这样一类能抵抗侧信道攻击的防护技术。它通过插入空指令、随机打乱执行执行的顺序等方式来增加攻击的难度和代价。本文广泛地研究了RDI类防护方法及其对应的攻击和安全性评价方法,主要工作分为下面几个方面:1)提出了一个新的针对RDI类防护方法的分析模型,并利用这个模型分析了直接的相关功耗攻击（Correlation Power Analysis,CPA）攻击、整合攻击（Integration Attack）这两种针对RDI类防护的攻击方法的攻击效率,得出了同现有文献相同的结论及其成立的条件。2)提出了一种新的更有效的针对RDI类防护的攻击方法,称为带权重的整合攻击（Weighted Integration Attack,WIA）,详细地分析了在各种条件下WIA的攻击效率。仿真实验表明WIA明显优于传统的CPA攻击,另外通过一组实测数据利用WIA的理论分析结果进行了安全性评估实验,验证了理论分析结果的正确性。3)提出了一种针对WIA的防护增强方案以及两种简单的概率分布生成算法,并通过一组实测数据验证了这种方法的有效性。实验结果表明:通过调整控制RDI类防护随机性的随机变量的概率分布可以显著地增加攻击者的代价。4)将WIA和其他non-profiling攻击方法进行了结合提出了WIA-VPA和WIA-MIA两种新的攻击方法。仿真实验表明WIA-VPA明显优于传统的VPA,WIA-MIA明显优于传统的MIA。5)将WIA应用于无防护的情况下,通过简单的穷举思想去除了WIA中需要定位目标中间值功耗位置的条件,但也因此给实际的计算带来了巨大的开销,为此利用递推的思想优化了WIA-CPA攻击算法中的矩阵求逆部分。6)从贝叶斯决策理论出发,推导出了一个优雅的区分器（对应的攻击方法称为MCPA）,它可以将WIA和高阶攻击进行了完美的融合。仿真实验结果表明MCPA确实优于传统的CPA。