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Previous issue date: 2017-02-23 / Sem bolsa / Nas últimas décadas uma das grandes preocupações de projetistas de hardware dedicado a aplicações que exigem segurança e sigilo de informações tais como smart cards são os ataques a canais laterais (em inglês Side Channel Attacks – SCAs). Estes ataques permitem relacionar os dados processados em dispositivos eletrônicos com grandezas físicas tais como a potência, a emissão de radiação eletromagnética ou o tempo de processamento. Isto se torna crítico quando, por exemplo, algoritmos criptográficos são executados e a chave criptográfica pode ser revelada pelo ataque. Dentre estes ataques, os baseados nos traços de potência, conhecidos como ataque por Análise Diferencial de Potência (em inglês Differential Power Analysis – DPA) e na emissão de radiação eletromagnética, denominados de Análise Diferencial Eletromagnética (em inglês Differential Electromagnetic Analysis - DEMA) são os mais populares, e por não serem invasivos, serem eficientes e não deixarem rastros no dispositivo atacado. Por outro lado, estes ataques exigem que a aquisição dos traços de potência ou radiação eletromagnética, sejam alinhados no tempo a fim de comparar e avaliar estatisticamente as amostras relativas a execução de operações com diferentes dados. Na literatura, existem diversas contramedidas visando evitar a ação destes ataques através da inserção de aleatoriedade de execução de operações, seja através da adição de atrasos aleatórios até a execução com diferentes frequências de relógio. Da mesma forma, existem propostas de estratégias baseadas em processamento de sinais aplicadas aos traços a fim de extrair informações vazadas pela arquitetura, métodos como correlação de fase (em inglês, Phase Only Correlation - POC), deformação dinâmica de tempo (do inglês, Dynamic Time Warping - DTW) e filtros digitais são usados em fluxos de ataques para estabelecer o realinhamento de traços antes da realização de ataques. Apesar disso, estes métodos são restritos a traços processados com sinal de relógio de mesma frequência ou com pequenas variações, o que por consequência exigem um grande número de traços e seus agrupamentos por frequência de operação. Este trabalho propõe um fluxo de ataque baseado no cálculo da energia dos traços a fim de permitir o realinhamento dos traços independentemente da frequência de operação e assim potencializar a ação dos ataques DPA em arquiteturas protegidas por contramedidas com inserção de aleatoriedade no processamento. Os resultados obtidos destacam que os ataques DPA são mais efetivos quando o cálculo da energia ocorre com segmentos de tamanho aproximado a metade do ciclo médio das frequências de operação dos traços atacados. Em comparação com trabalhos anteriores, o fluxo permite uma redução, no melhor caso, de aproximadamente 93% traços para um ataque bem-sucedido, motivando o uso do fluxo proposto. / In recent decades one of the major concerns of hardware designers dedicated to applications requiring security and secrecy of information such as smart cards are Side Channel Attacks (SCAs). These attacks allow you to relate processed data to electronic devices with physical quantities such as power consumption, electromagnetic radiation emission or processing time. This becomes critical when, for example, cryptographic algorithms are executed and the cryptographic key can be revealed by the attack. Among these attacks, by power consumption and emission of electromagnetic radiation are the most popular, known as Differential Power Analysis (DPA) and Differential Electromagnetic Analysis (DEMA). Since they are not invasive, efficient and leave no traces on the attacked device. These attacks require that the acquisition of traces of power consumption or electromagnetic radiation relating to the execution of cryptographic algorithms be time aligned in order to statistically compare and evaluate consumption or radiation samples for the execution of operations with different data. In the literature there are several countermeasures of these attacks through the randomization of execution operations either by adding random delays to the by changing clock frequencies. Similarly, there are proposals for strategies based on signal processing applied to the traces in order to extract information leaked by the architecture. Methods such as phase correlation (POC), dynamic time warping (DTW) and digital filters are used to realign traces before attacks. Nevertheless, these methods are restricted to traces processed with clock signal of the same frequency or with small variations, and require a large number of traces or their clustering frequency. This work proposes an attack flow based on the calculation of the trace energy in order to allow the realignment independently of the frequency of operation and thus enable the action of the DPA attacks in architectures with countermeasures based on processing randomization. Results show that DPA attacks are more effective when the energy is calculated in segments of approximately half the average cycle of the frequencies of operation of the traces attacked. Compared to previous works, the flow allows a reduction, in the best case, of approximately 93% traces for a successful attack, motivating the use of the proposed flow.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:prefix/3847 |
| Date | 23 February 2017 |
| Creators | Lellis, Rodrigo Nuevo |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/7939385198461157, Soares, Rafael Iankowski |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Computação, UFPel, Brasil, Centro de Desenvolvimento Tecnológico |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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