Optimization methods for side channel attacks

• Auteur / Autrice : Youssef Souissi
• Direction : Jean-Luc Danger, Sylvain Guilley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris, Télécom ParisTech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes embarqués (informatique)

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Mots clés libres

Sécurité des communications

Sécurité embarquée

Résumé

Ces dernières annèes, la sécurité des systèmes embarqués a fait l'objet de recherches intensives. Comme l'énergie, le coût et la performance; la sécurité est un aspect important qui doit être considé tout au long du processus de conception d'un système embarqué. Des menaces récentes appelées ``attaques par canaux cachés''(Side-Channel Analysis (SCA)) ont attiré beaucoup d'attention dans le milieu de la sécurité embarquée. Ces attaques exploitent des propriétés physiques, tels que la consommation d'énergie ou le champ magnétique rayonné afin de retrouver le secret. De plus, elles sont passives dans le sens où l'analyse se contente d'une observation extérieure du système sans l'endommager. Dans ce contexte, il est évident que la sécurisation des systèmes embarqués contre les attaques SCA constitue un aspect vital dans le flot de conception. Par conséquent, la nécessité d'assurer et d'évaluer la robustesse des systèmes embarqués contre ces attaques devient clair. Cette thèse propose principalement des techniques et méthodes génériques dans l'analyse par canaux cachés. Ces techniques qui touchent à différents aspects de l'analyse SCA (acquisition, pré-traitement, attaque et évaluation) peuvent être utilisées dans un cadre d'évaluation plus officiel tel que les Critères Communs (CC) ou le FIPS-140 afin d'améliorer la visibilité de l'évaluateur lors de l'évaluation. Par ailleurs, le propriétaire d'un produit pourrait aussi se baser sur ces techniques dans le but d'évaluer la sécurité de son produit face aux attaques par canaux cachés avant de solliciter un certificat.

The security of modern embedded systems has been the subject of intensive research in engineering areas. Recent threats called Side-Channel Analysis (SCA) have attracted much attention in embedded security areas. SCAs are passive attacks, in that the device under attack is not aware of its leaks being recorded. Therefore, the need of securing and evaluating the robustness of embedded systems against SCAs becomes obvious. Basically, four aspects of security evaluation analysis should be taken into consideration: the acquisition of Side-channel traces, the preprocessing of traces acquired, the detection and extraction of cryptographic patterns from the preprocessed traces, and finally the recovery of sensitive information, referred to as the secret key. This thesis investigates new techniques in the analysis of systems for Side-channel attacks. It considers how evaluation targets are characterized, how their behaviour may be simulated -- in order to hone targets for empirical analysis and then how data can be collected and analysed. The overall goal is the establishment of a methodological basis for this work. The first part of this thesis focuses on physical cryptanalysis. Several solutions and generic Side-channel attacks are addressed. The second part of this thesis is devoted to the pre-processing of the Side-channel leaked information. We propose new techniques and efficient pre-processing algorithms to get rid off the issues related principally to the noise and de-synchronisation problems. In the last part of this thesis, we establish a methodological framework, which aims at best organizing the task of the evaluator. We also highlight common pitfalls made by evaluators.