moitvivt Моделирование, оптимизация и информационные технологии Modeling, Optimization and Information Technology 2310-6018 Издательство 10.26102/2310-6018/2018.23.4.034 544 АТАКИ ПО ВРЕМЕНИ НА ИНФОРМАЦИЮ В НЕДОВЕРЕННЫХ СРЕДАХ TIMING ATTACKS ON INFORMATION IN UNTRUSTED ENVIRONMENTS Минаев Владимир Александрович Minaev Vladimir Alexandrovich m1va@yandex.ru aff-1 Зеленцова Екатерина Валентиновна Zelentsova Ekaterina Valentinovna katez@mail.ru aff-2 Петров Сергей Сергеевич Petrov Sergey Sergeevich aff-3 ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет» им. Н.Э. Баумана МГТУ (национальный исследовательский университет) ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет» им. Н.Э. Баумана МГТУ (национальный исследовательский университет) Bauman Moscow State Technical University ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет» им. Н.Э. Баумана МГТУ (национальный исследовательский университет) Bauman Moscow State Technical University 01 01 2026 1 1 10.26102/2310-6018/2018.23.4.034 Copyright © Авторы, 2026 2026 This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License

Актуальность совершенствования программно-алгоритмической защиты аппаратных устройств, работающих в недоверенных средах (НС), обусловлена тем, что они с наибольшей вероятностью подвержены воздействию с целью нарушения функционирования их внутренней структуры. Цель статьи – анализ, оценка эффективности, прогнозирование развития перспективных средств и методов атак на информацию в НС. В статье приведен детальный анализ характеристик таких атак. Уделено внимание алгоритмическим и аппаратным методам защиты информации от атак по времени. Среди таких атак рассмотрены использующие кэш-память, анализ энергопотребления и характеристик электромагнитных полей. Результаты и выводы следующие. Показаны преимущества атак по времени перед другими методами атак по побочным каналам: не требуется дорогостоящее лабораторное оборудование; могут быть реализованы удаленно, без физического доступа к атакуемому средству защиты информации; могут быть включены как часть комплексной атаки. Недостатками атак по времени являются: необходимость высокой точности определения времени выполнения операции шифрования; требование большого объема данных для анализа; понимание всех особенностей реализации используемого алгоритма, используемого при этом типа процессора, его архитектуры; наличие доступа к кэш-памяти, которую использует исследуемый процесс. Недостатки методов противодействия атакам по времени: они не являются комплексными; могут создавать побочный канал утечки информации; отсутствуют оценки их эффективности. Полученные результаты представляют ценность при практической организации защиты информации в НС.

The relevance of improving the software and algorithmic protection of hardware devices operating in untrusted environments (UTE), due to the fact that they are most likely to be exposed to the purpose of disruption of their internal structure. The purpose of the article is to analyze, evaluate the effectiveness, and predict the development of promising tools and methods of attacks on information in the UTE. The article discusses the main characteristics of attacks on information in untrusted environments. A detailed analysis of these characteristics is given. Attention is paid to algorithmic and hardware methods of information protection from time attacks. Among these attacks are considered using cache memory, analysis of power consumption and characteristics of electromagnetic fields. The advantages of attacks over other methods of side-channel attacks are shown: no expensive laboratory equipment is required; they can be implemented remotely, without physical access to the attacked information security tool; can be included as part of a complex attack. The disadvantages of time attacks are: the need for high accuracy of determining the time of the encryption operation; the requirement of a large amount of data for analysis; understanding of all the features of the implementation of the algorithm used in this type of processor, its architecture; the availability of access to the cache memory used by the process under study. Among the shortcomings of the methods of countering attacks over time are: they are not complex; they can create a side channel of information leakage; there are no estimates of their effectiveness. The results are valuable in the practical organization of information protection in UTE.

 защита информации недоверенная среда атака по времени анализ энергопотребления электромагнитное поле алгоритмические и аппаратные методы information protection untrusted environment time attack energy consumption analysis electromagnetic field algorithmic and hardware methods Исследование выполнено без спонсорской поддержки. The study was performed without external funding. References Панасенко, С. П. Атаки на шифраторы, использующие утечки данных по побочным каналам. Алгоритмы шифрования. Специальный справочник. СПб.: БХВ-Петербург, 2009. – 576 с. Skorobogatov, S. P. Side-Channel Attacks: New Directions and Horizons // Design and Security of Cryptographic Algorithms and Devices (ECRYPT II) (3 June 2011). Albena. Bulgaria. Kocher, P. Timing Attacks on Implementations of Diffie-Hellmann, RSA, DSS, and Other Systems // Advances in Cryptology — CRYPTO '96. Lecture Notes in Computer Science. 1996. Vol. 1109. — Pp. 104 - 113. Poussier, R., Standaert, F., Grosso, V. Simple Key Enumeration (and Rank Estimation) Using Histograms: An Integrated Approach // CHES. 2016. Pp. 61–81. Schindler, W., Lemke, K., Paar, C. A Stochastic Model for Differential Side Channel Cryptanalysis // CHES. 2005. Pp. 30–46. Biham, E., Shamir, A. Differential cryptanalysis of DES-like cryptosystems // CRYPTO'90 & Journal of Cryptology. 1991. Vol. 4, Issue 1. – Pp. 3 - 72. Chari, S., Jutla, C., Rao, J., Rohatgi, P. Towards Sound Approaches to Counteract Power-Analysis Attacks. Crypto'99. Springer-Verlag. – Pp. 398 – 411. Goubin, L., Patarin, J. DES and Differential Power Analysis. URL: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F3-540-48059-5_15.pdf. Shivani, M., Padmini, C. Enhanced Delay-based Dual-rail Precharge Logic against Leakage Power Analysis Attack // International Journal of Current Engineering and Technology. 2015. Vol. 5, No. 4. – Pp. 2800-2803. Tiri, K., Verbauwhede, I. Charge Recycling Sense Amplifier Based Logic: Securing Low Power Security IC’s against Differential Power Analysis. URL: https://eprint.iacr.org/2004/067.pdf . Tiri, K., Hwang, D., Hodj, A., Lai Bo-Cheng, Yang, S., Schaumont, P., Verbauwhede, I. Prototype IC with WDDL and Differential Routing – DPA ResistanceAssessment. URL: https://www.iacr.org/archive/ches2005/026.pdf . Mizuno, H., Iwai, K., Tanaka, H., Kurokawa, T. A Correlation Power Analysis Countermeasure for Enocoro-128 v2 Using Random Switching Logic.URL:https://www.computer.org/csdl/proceedings/icnc/2012/4893/00/ 4893 a326. pdf . Chen, Z., Zhou, Y. Dual-Rail Random Switching Logic: A Countermeasure to Reduce Side Channel Leakage. URL: http://www.sciweavers.org/read/dual-rail-random-switching-logic-acountermeasure-to-reduce-side-channel-leakage-187407 Dhem, J.-F., Koeune, F., Leroux, P.-A., Mestr, P., Quisquater, J.-J., Willems, J.-L. A Practical Implementation of the Timing Attack. Technical Report CG1998/1. Brussels: Universities catholique de Louvain, 1998. – 19 p. Schindler, W. Optimized timing attacks against public key cryptosystems // Statistics & Decisions. 2002. No 20 (2). – Pp.191-210. Schindler, W., Koeune, F., Quisquater, J.-J. Improving Divide and Conquer Attacks against Cryptosystems by Better Error Detection/Correction Strategies // Proc. of 8th IMA International Conference on Cryptography and Coding. 2001. – Pp. 245 - 267. Schindler, W. A Timing Attack against RSA with the Chinese Remainder Theorem. URL: https://tls.mbed.org/public/WSchindlerRSA_Timing_Attack.pdf Bertoni, G., Zaccaria, V., Breveglieri, L., Monchiero, M., Palermo, G. AES Power Attack Based on Induced Cache Miss and Countermeasure / IEEE Computer Society, 2005. Information Technology: Coding and Computing, International Conference. Apr. 4. 2005. Las Vegas, Nevada. – Pp. 586-591. Messerges, T. Using Second-Order Power Analysis to Attack DPA Resistant Software. URL: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F3-540- 44499-8_19.pdf . Quisquater, J.-J., Samyde, D. Electromagnetic Analysis (EMA): Measures and Countermeasures for Smart Cards. Smart Cards Programming and Security (eSmart 2001). Lectures Notes in Computer Science (LNCS). 2001. Vol. 2140. Springer. – Pp. 200—210 Agrawal, D., Archambeault, B., Rao, J.R., Rohatgi, P. The EM Side Channel(s): Attacks and Assessment Methodologies. In Cryptographic Hardware and Embedded Systems // CHES 2002, LNCS 2523. SpringerVerlag. – Pp. 29–45. Quisquater, J.-J., Samyde, D. Automatic Code Recognition for Smart Cards Using a Kohonen Neural Network. URL: https://www.usenix.org/legacy /event/cardis02/full papers/quisquater/quisquater.pdf.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.