더미 기반 부채널 분석 대응기법 신규 취약점- Case Study: XMEGA = Novel Vulnerability against Dummy Based Side-Channel Countermeasures - Case Study: XMEGA

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

When cryptographic algorithms are implemented to provide countermeasures against the side-channel analysis, designersfrequently employ the combined countermeasures between the first-order masking scheme and hiding schemes. Theircombination can be enough to offer security and efficiency.
However, if dummy operations can be distinguished from real operations, an attacker can extract the secret key withlower complexity than the intended attack complexity by the designer inserting the dummy operations. In this paper, wecategorize types of variables used in a dummy operation when C language is employed. Then, we present the novelvulnerability that can distinguish dummy operations for all cases where the hiding schemes are applied using different typesof variables. Moreover, the countermeasure is provided to prevent the novel vulnerability.

국문 초록 (Abstract)

부채널 분석에 안전하게 암호 알고리즘을 구현하는 경우, 설계자들은 일반적으로 1차 마스킹 기법과 하이딩 기법을 혼합하여 사용한다. 1차 마스킹 기법과 하이딩 기법을 혼합하여 사용한 구현은 충분한 안전성과 효율성 모두 만족하는 방법이다.
그러나 더미 연산이 실제 연산과 구별될 수 있다면, 공격자는 설계자가 더미 연산을 추가함으로써 의도한 공격 복잡도보다 낮은 공격 복잡도로 비밀 키를 획득할 수 있다. 본 논문에서는 C언어 이용 시 더미 연산에 사용되는 변수의 형태를 4가지로 분류하고, 변수의 형태를 달리 사용하여 하이딩 대응기법을 적용한 경우 모두에 대해 더미 연산을 구분할 수 있는 신규 취약점을 제시한다. 그리고 이에 대한 대응기법을 제시한다.

참고문헌 (Reference)

1 ChipWhispererⓇ - NewAE Technology Inc, "chipwhisperer"

2 S. Chari, "Towards sound approaches to counteract power-analysis attacks" 384-412, 1999

3 S. Tillich, "Protecting AES software implementations on 32-bit processors against power analysis" 141-157, 2007

4 S. Mangard, "Power analysis attacks: Revealing the secrets of smart cards" Springer 2008

5 F. X. Standaert, "Partition vs. comparison side-channel distinguishers: An empirical evaluation of statistical tests for univariate side-channel attacks against two unprotected cmos device" 253-267, 2008

6 P. Kocher, "Differential power analysis" 388-397, 1999

7 L. Goubin, "DES and differential power analysis-the duplication method" 158-172, 1999

8 E. Brier, "Correlation power analysis with a leakage model" 1-15, 2004

9 I. Diop, "Collision based attacks in practice" 367-374, 2015

10 S. Tillich, "Attacking state-of-the-art software countermeasures-a case study for AES" 228-243, 2008

11 P. Herbst, "An AES smart card implementation resistant to power analysis attacks" 239-252, 2006

12 V. Rijmen, "Advanced encryption standard" 2001

13 "ATxmega128D4 – 8-bit AVR “atxmega 128d4 specification”" Microcontrollers

14 F. X. Standaert, "A unified framework for the analysis of side-channel key recovery attacks" 443-461, 2009

15 H. Kim, "A fast and provably secure higher-order masking of AES S-box" 95-107, 2011