《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于TSDM的抗時(shí)間維度隨機(jī)化方法研究
2023年電子技術(shù)應(yīng)用第2期
高博1,2,陳琳1,嚴(yán)迎建1
1.信息工程大學(xué),河南 鄭州 450001;2.中國(guó)人民解放軍92957部隊(duì),浙江 舟山 316000
摘要: 時(shí)間維度隨機(jī)化技術(shù)通過(guò)插入隨機(jī)延遲、冗余操作和變頻時(shí)鐘等操作,使得側(cè)信息在時(shí)域難以對(duì)齊,進(jìn)而降低了側(cè)信道攻擊效率。針對(duì)時(shí)間維度隨機(jī)化技術(shù)引起的能量跡時(shí)域失調(diào)的問(wèn)題,提出了基于趨勢(shì)序列動(dòng)態(tài)匹配(Trend Series Dynamic Matching, TSDM)的抗時(shí)間維度隨機(jī)化方法,分析了攻擊興趣點(diǎn)的分布,提取了能量跡的趨勢(shì)信息,刻畫(huà)了能量跡的形狀特征,壓縮了能量跡的維度,抑制了噪聲的負(fù)面影響,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)對(duì)齊,進(jìn)而提高側(cè)信道攻擊的效率。面向3種典型時(shí)間隨機(jī)化技術(shù)開(kāi)展方法驗(yàn)證和性能分析,該方法相較多種經(jīng)典對(duì)齊方法在不同噪聲環(huán)境下的數(shù)據(jù)對(duì)齊效果更好,能量攻擊成功率達(dá)到100%所需的能量跡數(shù)量分別減少了23.8%、24.2%、11.3%。
中圖分類(lèi)號(hào):TP309.7
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222866
中文引用格式: 高博,陳琳,嚴(yán)迎建. 基于TSDM的抗時(shí)間維度隨機(jī)化方法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2023,49(2):86-91.
英文引用格式: Gao Bo,Chen Lin,Yan Yingjian. Research on anti-time dimension randomization method based on TSDM[J]. Application of Electronic Technique,2023,49(2):86-91.
Research on anti-time dimension randomization method based on TSDM
Gao Bo1,2,Chen Lin1,Yan Yingjian1
1.Information Engineering University, Zhengzhou 450001, China;2.92957 Troops of PLA, Zhoushan 316000, China
Abstract: Time-domain randomization makes side channel attacks difficult to align side information by inserting random delays, redundant operations, and variable frequency clocks, thereby reducing the efficiency. Aiming at the problem of time-domain misalignment of energy traces caused by time-dimensional randomization technology, this paper proposes an anti-time-domain randomization method based on Trend Series Dynamic Matching (TSDM). This method analyzes the distribution of attack interest points, and describes the shape feature of the energy trace, compresses the dimension of the energy trace, preserves the sensitive information of energy attacks, suppresses the negative impact of noise, realizes the dynamic alignment of data, and improves the efficiency of side channel attacks. This paper, conducts method verification and performance analysis for three typical time randomization techniques. Compared with various classical alignment methods, this method has better data alignment effect in different noise environments, and the number of energy traces required for the success rate of energy attack to reach 100% respectively decreased by 23.8%, 24.2%, 11.3%.
Key words : side channel attack;time-domain randomization;dynamic time warping;success rate

0 引言

    側(cè)信道攻擊(Side Channel Attack, SCA)通過(guò)分析加密操作過(guò)程中泄漏的物理敏感信息與運(yùn)算中間值假定功耗的統(tǒng)計(jì)特性,可輕松獲取嵌入式設(shè)備的秘密數(shù)據(jù),已經(jīng)成為嵌入式設(shè)備主要安全威脅之一。目前,側(cè)信道攻擊方法包括簡(jiǎn)單能量攻擊、差分能量攻擊和相關(guān)能量攻擊等,均需要分析側(cè)信道信息中的所有泄漏點(diǎn),攻擊效率的高低取決于對(duì)應(yīng)于同一操作的泄漏點(diǎn)在時(shí)域上對(duì)齊質(zhì)量。為了保證嵌入式設(shè)備的安全性,研究學(xué)者提出了眾多安全防護(hù)方法,包括盲化、隱藏、掩碼、平衡等,降低、掩蓋甚至消除側(cè)信道信息與數(shù)據(jù)的相關(guān)性,提高側(cè)信道攻擊的難度。目前,隱藏技術(shù)因其計(jì)算代價(jià)小、方法遷移性好和成本開(kāi)銷(xiāo)低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為抗側(cè)信道攻擊的主要方法之一。作為典型的隱藏技術(shù),時(shí)間維度隨機(jī)化技術(shù)包括隨機(jī)延遲[1]、亂序操作[2]、隨機(jī)插入偽操作[3]和隨機(jī)變化工作時(shí)鐘頻率[4]等,使側(cè)信道信息在時(shí)域上失調(diào),達(dá)到降低側(cè)信道攻擊的攻擊效率,甚至可能導(dǎo)致攻擊失敗。




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作者信息:

高博1,2,陳琳1,嚴(yán)迎建1

(1.信息工程大學(xué),河南 鄭州 450001;2.中國(guó)人民解放軍92957部隊(duì),浙江 舟山 316000)




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