基于主成分分析的指令旁路模板分析方法

提出一种微控制器指令逆向恢复方法.根据微控制器内执行的指令与功耗、电磁等旁路信号之间的相关性,为不同指令分别构建旁路模板,将未知指令的旁路轨迹与模板进行匹配来恢复指令.为解决旁路轨迹中样本点数量较大,导致的模板构建与匹配效率较低的问题,利用主成分分析(PCA)的方法从功耗轨迹中提取旁路信号主成分.实验结果显示,在约400个样本点中选取约30个分量的相同条件下,PCA 方法获得的匹配正确率比人工选取有效点方法提高近50%.     

数据加密标准旁路攻击差分功耗仿真分析

器件在加密过程中会产生功率、电磁等信息的泄漏,这些加密执行过程中产生的能量辐射涉及到加密时的密钥信息;文章首先简单分析了CMOS器件工作时产生功耗泄漏的机理,即与门电路内处理数据的汉明距离成正比;详细分析了DES加密过程的功耗轨迹,建立了DES加密过程中的功耗泄漏模型,并利用该模型建立了差分功耗分析(DPA)仿真平台;通过这个仿真平台在没有复杂测试设备与测试手段的情况下,对DES加密实现在面临DPA攻击时的脆弱性进行分析,全部猜测48位子密钥所须时间大约为6分钟,剩下的8位可以通过强力攻击或是附加分析一轮而得到;可见对于没有任何防护措施的DES加密实现是不能防御DPA攻击的.     

DES差分功耗分析攻击设计与实现

针对DES(Data Encryption Standard)加密电路,采用了差分功耗分析(Differential Power Analysis,DPA)攻击方式进行解密.该方法是一种典型的功耗类型旁路攻击方式(Side Channel Attacks,SCA),其理论基础为集成电路(ICs)中基本单元CMOS逻辑门在实现加密算法时的物理特征、功耗模型及数据功耗相关特性.结合具体电路,介绍了针对DES加密系统进行的差分功耗分析攻击的设计与实现.目前,实验已经成功地破解了DES加密算法中56位有效密钥中的48位,逐步逼进了最终破解目标.这一结果至少已经表明,由于集成电路功耗等物理信号的泄漏及其在处理不同数据时功耗的差别,未加防护措施的DES加密系统终将难以抵御差分功耗分析的攻击.     

基于入侵攻击的生存性需求分析方法研究

入侵攻击是网络信息系统面临的主要威胁.根据以往记录的攻击数据,总结攻击发生的规律和特征,定义入侵情景,通过入侵情景的不同组元描述入侵攻击的特征.按照生存性特性定义生存性需求,明确生存性需求分析的目标.利用使用/入侵用例图与入侵攻击特征一生存性需求对照表相结合的方法,获取生存,陛需求,制订生存性服务策略,提高了分析结果的科学性和可读性.     

基于PCA和SVM的电磁模板分析攻击

在分析密码芯片电磁辐射数据相关性的基础上,提出了一种基于主成分分析(PCA)技术和多分类支持向量机(SVM)的模板分析密码旁路攻击方法。将密码设备运行时采集到的泄漏的电磁信号经过PCA处理之后作为特征向量,其对应的密钥作为类别,用已知密钥情况下获得的样本训练多分类SVM,用训练好的多分类SVM对未知密钥的电磁信号进行分类,并根据分类结果推测密钥值。实验表明,在用相同多个主成分和训练样本的条件下,SVM的分类效果好于大多数文献上使用的Bayes判别的分类效果。     

基于Cache行为的旁路攻击

分析新型高速缓冲存储器(Cache)旁路攻击技术,给出一种Cache旁路攻击方法。针对S盒操作使用查找表处理的数据加密标准(DES)算法实现,通过获取DES加密过程中前2轮加密运算对应的Cache命中信息,结合数学分析方法,可以有效地缩小DES密钥搜索空间。对Cache存储器行为和数学分析攻击进行仿真实现的结果显示,通过26个选择明文,大约耗费230次离线DES加密时间成功地恢复了DES密钥。给出了防御Cache攻击的基本对策。     

面向计时攻击的形式化分析

旁路攻击方法从密码算法在密码设备上实现时所泄漏出来的旁路物理信号入手进行分析,从中萃取出密码系统的秘密信息甚至密钥,开辟了与传统密码分析方法迥然不同的新方向.采用等价关系和等价类划分的方法对旁路攻击中计时攻击进行形式化定性分析,结合信息熵度量方式对计时攻击者能力进行定量评价,通过对面向RSA二进制模幂运算进行计时攻击的...     

基于功耗泄漏的密码芯片指令分析

结合逆向工程思想和旁路攻击原理,利用密码芯片的旁路功耗泄漏信号对芯片指令进行建模攻击,选取指令功耗轨迹上的有效点建立指令旁路模板,并提出指令类划分方法.通过对AT89C52单片机上运行的单周期单字节指令进行分析,验证了旁路模板指令恢复的可行性.     

一种基于DES密码算法的旁路内部碰撞攻击方法

分析DES算法中与密钥相关的内部碰撞位置和触发条件,提出利用旁路的手段检测内部碰撞发生的模板分析方法。通过分析DES密码算法第一轮加密操作,给出内部碰撞的位置、触发条件,以及检测内部碰撞的实现方法。     

差分功率分析攻击中的信号处理与分析

信号处理与分析是差分功率分析攻击中的关键技术,详细给出信号轨迹对齐、信号去噪、信号压缩、时-频信号转换以及差分轨迹尖峰判别等功率信号处理与分析技术,针对AES单片机实现的攻击实验表明,采用上述信号处理与分析技术的差分功率分析,利用3 000个功率轨迹样本,可以成功获取AES密码算法的密钥.