近年来出现的旁路攻击技术是一种快速、低成本、可实施的密码芯片攻击技术,因其可有效获取密码芯片中的关键数据和密钥而已严重威胁到了智能卡芯片的安全性。而功耗攻击是目前最有效和最具代表性的一种旁路攻击技术,因此功耗攻击就成为了当前及未来信息安全领域的热点。本文结合智能卡芯片中常用的DES、RSA、ECC三种密码算法对功耗攻击进行了研究,包括简单功耗攻击SPA、差分功耗攻击DPA和高阶差分功耗攻击HO-DPA,具体工作成果如下：首先,对采用改进的Masking方法前后的TDES密码电路进行了DPA攻击,指出该方法存在缺陷一致不能抵抗DPA的攻击；进一步给出了针对该方法的二阶DPA攻击分析,指出单纯的在算法层面采用掩码方法极易受到HO-DPA攻击；提出了一种Pipeline结构的DES实现方案,使被加密的明文之间互为噪声,有效的屏蔽了差分功耗信息,由于硬件成本合理且不影响算法的执行速度,因此该方案具有较好的实用性。其次,研究了RSA密码算法的功耗攻击原理和防御方法,指出Ha等人提出的基于信息掩盖指数算法的防御方案存在计算效率上的缺陷,并在该方案基础上提出了一种改进的RSA-CRT防御方法,避免了在计算过程中进行模逆运算,有效地提高了执行效率；同时,该方法可以抵抗已知的SPA、DPA、RDA和(N-1)攻击。最后,研究了针对ECC算法的SPA、DPA、RPA和ZPA攻击方法及相应的防御策略,并基于信息掩盖指数算法和采用NAF窗口编码算法设计了三种不同的防御方案,且三种方案的安全性和效率均较好地满足了实际应用要求。