サイドチャネル攻撃に高い耐性を持つマルチコアIoTデバイスのソフトウェア基盤

具有高抗侧信道攻击能力的多核物联网设备的软件基础

• 批准号: 22K21276
• 负责人: 西川 広記
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K21276/
• 关键词: 暗号アルゴリズム; サイドチャネル攻撃; 電力解析攻撃; ランダムスケジューリング; 命令シャッフリング; セキュリティ; マルチコア; 組込みシステム

本年度は、シングルコアのハードウェアセキュリティ攻撃評価用ボードを用いて、暗号処理における命令をシャッフルし、暗号処理をランダムにスケジューリングする手法を開発した。AESに代表される暗号処理に対して開発されたスケジューリング手法を適用し、ハードウェアセキュリティ攻撃のなかでも最も安価かつ脅威であるとして知られる電力解析攻撃を行った。本年度は、そのセキュリティ攻撃耐性の向上を確認して、本手法の有効性を確認するまでを実施した。本研究は暗号処理をランダムにスケジューリングし、かつ、並列処理を行うことでプロセッサやメモリから漏えいするサイドチャネル情報を隠匿し、ハードウェアセキュリティ攻撃に対する耐性を高める狙いがある。まず本年度では、暗号処理のランダムスケジューリングによって暗号処理における実行時の消費電力におけるエントロピーを増大させ、攻撃者が不正に取得したサイドチャネル情報からの暗号鍵解析を困難にするための手法の開発を行った。開発されたスケジューリング手法は、一般的な単純電力解析や差分電力解析、相関電力解析において、最大で60%以上の攻撃耐性向上を確認した。しかしながら、近年の深層学習を利用したサイドチャネル攻撃に対して、依然として脆弱であることが予想される。したがって、次年度は深層学習を適用したサイドチャネル攻撃耐性の評価に加え、並列処理を利用したさらなるセキュリティ攻撃耐性の向上を図る。

This year は, シ ン グ ル コ ア の ハ ー ド ウ ェ ア セ キ ュ リ テ ィ shock attack rating 価 with ボ ー ド を with い て, sign 処 に お け る command を シ ャ ッ フ ル し, sign 処 を ラ ン ダ ム に ス ケ ジ ュ ー リ ン グ す る gimmick を open 発 し た. AES に representative さ れ る cipher 処 Richard に し seaborne て open 発 さ れ た ス ケ ジ ュ ー リ ン グ を applicable し, ハ ー ド ウ ェ ア セ キ ュ リ テ ィ tapping shock の な か で も most も Ann 価 か つ threats wei で あ る と し て know ら れ る attack power parsing shock line を っ た. This year, そ, そ, セキュリティ, the patience of the attack is confirmed upward by を to て, and the effectiveness of this technique is confirmed by を to するまでを, the actual application is た. This study は cipher 処 Richard を ラ ン ダ ム に ス ケ ジ ュ ー リ ン グ し, か つ line, tied for 処 を う こ と で プ ロ セ ッ サ や メ モ リ か ら leakage え い す る サ イ ド チ ャ ネ ル government intelligence を し minnith, ハ ー ド ウ ェ ア セ キ ュ リ テ ィ tapping shock に す seaborne る high patience を め る previously い が あ る. ま ず this year で は, sign 処 の ラ ン ダ ム ス ケ ジ ュ ー リ ン グ に よ っ て cipher 処 Richard に お け る be row is の consumption power に お け る エ ン ト ロ ピ ー を raised large さ せ frame-up, tapping shock が に obtain し た サ イ ド チ ャ ネ ル intelligence か ら の cipher key analytical を difficult に す る た め の gimmick の open 発 を line っ た. Open 発 さ れ た ス ケ ジ ュ ー リ ン グ は, general な 単 pure power analytic や difference power phase resolution, masato power analytic に お い て attack more than 60%, maximum で の shock patient up を confirm し た. し か し な が ら, in recent years, deep learning を の using し た サ イ ド チ ャ ネ ル tapping shock に し seaborne て, still と し て fragile で あ る こ と が to think さ れ る. し た が っ て, annual は deep learning を applicable し た サ イ ド チ ャ ネ ル tapping shock patient の review 価 に plus え, tied for 処 を using し た さ ら な る セ キ ュ リ テ ィ attack upward shock patient の を 図 る.

项目成果

Energy Consumption Reduction through Resource Allocation Using Docker

• DOI: 10.1109/candarw57323.2022.00042
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: 2022 Tenth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)
• 作者: Eiji Sugahara;Hiroki Nishikawa;Xiangbo Kong;Hiroyuki Tomiyama

Empirical Analysis of Side-Channel Attack Resistance of HLS-Designed AES Circuits,

HLS 设计的 AES 电路抗侧信道攻击的实证分析，

• 发表时间: 2022
• 作者: Takumi Mizuno;Hiroki Nishikawa;Xiangbo Kong;Hiroyuki Tomiyama,
• 通讯作者: Hiroyuki Tomiyama,

Impacts of Clock Constraints on Side-Channel Leakage of HLS-Designed AES Circuits

时钟约束对 HLS 设计的 AES 电路的侧通道泄漏的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuto Miura;Takumi Mizuno;Hiroki Nishikawa;Xiangbo Kong;Hiroyuki Tomiyama
• 通讯作者: Hiroyuki Tomiyama

Side Channel Power Analysis Resistance Evaluation of Masked Adders on FPGA

FPGA 上屏蔽加法器的侧通道功率分析电阻评估

• DOI: 10.11591/ijres.v12.i1.pp97-112
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Reconfigurable and Embedded Systems
• 作者: Yilin Zhao;Hiroki Nishikawa;Xiangbo Kong;Hiroyuki Tomiyama
• 通讯作者: Hiroyuki Tomiyama