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.
1. Панасенко, С. П. Атаки на шифраторы, использующие утечки данных по
побочным каналам. Алгоритмы шифрования. Специальный
справочник. СПб.: БХВ-Петербург, 2009. – 576 с.
2. 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.
3. 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.
4. Poussier, R., Standaert, F., Grosso, V. Simple Key Enumeration (and Rank
Estimation) Using Histograms: An Integrated Approach // CHES. 2016. Pp.
61–81.
5. Schindler, W., Lemke, K., Paar, C. A Stochastic Model for Differential Side
Channel Cryptanalysis // CHES. 2005. Pp. 30–46.
6. Biham, E., Shamir, A. Differential cryptanalysis of DES-like cryptosystems //
CRYPTO'90 & Journal of Cryptology. 1991. Vol. 4, Issue 1. – Pp. 3 - 72.
7. Chari, S., Jutla, C., Rao, J., Rohatgi, P. Towards Sound Approaches to
Counteract Power-Analysis Attacks. Crypto'99. Springer-Verlag. – Pp. 398 –
411.
8. Goubin, L., Patarin, J. DES and Differential Power Analysis. URL:
https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2F3-540-48059-5_15.pdf.
9. 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.
10. 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 .
11. 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
.
12. 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 .
13. 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
14. 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.
15. Schindler, W. Optimized timing attacks against public key cryptosystems //
Statistics & Decisions. 2002. No 20 (2). – Pp.191-210.
16. 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.
17. Schindler, W. A Timing Attack against RSA with the Chinese Remainder
Theorem. URL: https://tls.mbed.org/public/WSchindlerRSA_Timing_Attack.pdf
18. 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.
19. 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 .
20. 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
21. 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.
22. 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.
