《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于TSDM的抗时间维度随机化方法研究
2023年电子技术应用第2期
高博1,2,陈琳1,严迎建1
1.信息工程大学,河南 郑州 450001;2.中国人民解放军92957部队,浙江 舟山 316000
摘要: 时间维度随机化技术通过插入随机延迟、冗余操作和变频时钟等操作,使得侧信息在时域难以对齐,进而降低了侧信道攻击效率。针对时间维度随机化技术引起的能量迹时域失调的问题,提出了基于趋势序列动态匹配(Trend Series Dynamic Matching, TSDM)的抗时间维度随机化方法,分析了攻击兴趣点的分布,提取了能量迹的趋势信息,刻画了能量迹的形状特征,压缩了能量迹的维度,抑制了噪声的负面影响,实现了数据的动态对齐,进而提高侧信道攻击的效率。面向3种典型时间随机化技术开展方法验证和性能分析,该方法相较多种经典对齐方法在不同噪声环境下的数据对齐效果更好,能量攻击成功率达到100%所需的能量迹数量分别减少了23.8%、24.2%、11.3%。
中圖分類號: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)通過分析加密操作過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應(yīng)于同一操作的泄漏點(diǎn)在時域上對齊質(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)因其計算代價小、方法遷移性好和成本開銷低等優(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)變化工作時鐘頻率[4]等,使側(cè)信道信息在時域上失調(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.中國人民解放軍92957部隊,浙江 舟山 316000)




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