基于软件指令定位的新型高阶侧信道分析方法

• 作者: 唐明 张焕国 彭国军 李煜光 胡晓波 郭志鹏
• 来源期刊: 计算机学报
• 学科: 工学
• 关键词: 侧信道分析 高阶分析 高阶掩码方案 指令识别 软件实现
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 所属期刊栏目: 网络空间安全
• 页码范围: 929-941
• 页数: 13页
• 分类号: TP309
• 字数: 9614字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11897/SP.J.1016.2019.00929

摘要

现有的大多数高阶掩码方案都采用了软件实现方式,这样可以防止硬件电路毛刺产生的安全泄漏,同时不会受到硬件平台资源不足的限制.在目前针对高阶掩码方案的多种分析方法中,高阶侧信道分析是最有效的分析方法之一.即使是满足理论安全性的高阶掩码方案,高于理论安全阶数的高阶侧信道分析依然可以对其进行攻击.然而,当掩码方案的阶数很高时,由于高阶分析的时间复杂度和数据复杂度非常高,这使得高阶分析方法难以成功实施.在该文中,作者基于指令识别提出了一种特征点选取方法,称作指令定位特征点选择方法(Instruction Recognition-based Points of Interest Selection,IR-PoIS).通过定位与敏感信息相关的指令,IR-PoIS方法可以确定高阶掩码方案中每个秘密共享因子对应功耗出现的具体位置,从而降低后续高阶分析方法的时间复杂度.对于一个有n个秘密共享因子的高阶掩码方案,IR-PoIS方法可以将高阶分析方法的时间复杂度水平从功耗曲线点数的n次方降低到线性水平,大大提高了高阶分析方法的效率.并且由于目标CPU的指令集是已知的,攻击者可以事先对敏感指令进行建模.在SASEBO-W开发板上的实验中,作者对LDD指令进行了定位.实验结果表明,只需十条左右的功耗曲线,IR-PoIS的定位成功率就可以达到100％.这表明IR-PoIS方法是一种非常高效的特征点选择方法.在此基础上,该文成功地攻击了三阶Coron14掩码方案的软件实现,验证了基于IR-PoIS的高阶侧信道分析方法的有效性.