Etude de la sécurité d’algorithmes de cryptographie embarquée vis-à-vis des attaques par analyse de la consommation de courant

Study of the security of embedded cryptography algorithms facing power consumption analysis attacks

• Auteur / Autrice : Antoine Wurcker
• Direction : Christophe Clavier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 23/10/2015
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Louis Goubin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Clavier, Julien Francq, Benoit Feix
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Guilley

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de sécurité

Cryptographie

Algorithmes

Mots clés libres

Cryptographie

Canaux auxiliaires

AES

DPA

CPA

IFA

Rétro-conception

SCARE

FIRE

Cryptography

Side channel

AES

DPA

CPA

IFA

Reverse engineering

SCARE

FIRE

Résumé

La cryptographie prend une place de plus en plus importante dans la vie des sociétés depuis que ses utilisateurs se rendent compte de son importance pour sécuriser divers aspects de la vie, depuis les moyens de paiement, de communication et de sauvegarde des éléments de la vie privée des citoyens, jusqu'à la sécurité nationale des pays et de leurs armées. Depuis une vingtaine d'années on sait que les algorithmes de cryptographie ne doivent pas seulement être sûrs mathématiquement parlant, mais que leurs implémentations dans un dispositif les rendent vulnérables à d'autres menaces par des voies d'informations alternatives : les canaux auxiliaires. Que ce soit la consommation électrique, le temps ou les émissions électromagnétiques, ... ces biais ont été évalués et depuis leur découverte les recherches de nouvelles attaques et protections se succèdent afin de garantir la sécurité des algorithmes. La présente thèse s'inscrit dans ce processus et présente plusieurs travaux de recherche traitant d'attaques et de contre-mesures dans le domaine de l'exploitation de canaux auxiliaires et d'injections de fautes. Une première partie présente des contributions classiques où l'on cherche à retrouver une clef cryptographique lorsque la seconde s’attelle à un domaine moins étudié pour l'instant consistant à retrouver les spécifications d'un algorithme tenu secret.

Cryptography is taking an ever more important part in the life of societies since the users are realising the importance to secure the different aspects of life from citizens means of payment, communication and records of private life to the national securities and armies. During the last twenty years we learned that to mathematically secure cryptography algorithms is not enough because of the vulnerabilities brought by their implementations in a device through an alternative means to get information: side channels. Whether it is from power consumption, time or electromagnetic emissions ... those biases have been evaluated and, since their discovery, the researches of new attacks follow new countermeasures in order to guarantee security of algorithms. This thesis is part of this process and shows several research works about attacks and countermeasures in the fields of side channel and fault injections analysis. The first part is about classic contributions where an attacker wants to recover a secret key when the second part deals with the less studied field of secret specifications recovery.