Side Channel Security Oriented Evaluation and Protection on Hardware Implementations of Kyber

旁道攻击 计算机科学 密码学 现场可编程门阵列 符号 实施 功率分析 NIST公司 钥匙(锁) 软件 嵌入式系统 计算机硬件 理论计算机科学 计算机工程 算法 算术 数学 程序设计语言 操作系统 自然语言处理
作者
Yiqiang Zhao,Shijian Pan,Haocheng Ma,Ya Gao,Xintong Song,Jiaji He,Yier Jin
出处
期刊:IEEE Transactions on Circuits and Systems I-regular Papers [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:70 (12): 5025-5035 被引量:5
标识
DOI:10.1109/tcsi.2023.3288600
摘要

The emergence of quantum computing and its impact on current cryptographic algorithms has triggered the migration to post-quantum cryptography (PQC). Among the PQC candidates, CRYSTALS-Kyber is a key encapsulation mechanism (KEM) that stands out from the National Institute of Standards and Technology (NIST) standardization project. While software implementations of Kyber have been developed and evaluated recently, Kyber's hardware implementations especially those designed with parallel architecture, are rarely discussed. To help better understand Kyber hardware designs and their security against side-channel analysis (SCA) attacks, in this paper, we first adapt the two most recent Kyber hardware designs for FPGA implementations. We then perform SCA attacks against these hardware designs with different architectures, i.e., parallelization and pipelining. Our experimental results show that Kyber designs on FPGA boards are vulnerable to SCA attacks including electromagnetic (EM) and power side channels. An attacker only needs $27 \sim 1,600$ power traces or $60 \sim 2,680$ EM traces to recover the decryption key successfully. Furthermore, we propose two first-order IND-CPA Kyber decapsulation masking protected designs, and then we evaluate their securities and overheads. The experimental results demonstrate that the side channel security of masked Kyber designs has increased by more than 10x.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
风中的蜜蜂完成签到,获得积分10
1秒前
jeery完成签到 ,获得积分10
1秒前
子车立轩完成签到 ,获得积分10
1秒前
万象更新完成签到,获得积分10
2秒前
默存完成签到,获得积分0
2秒前
yinhe完成签到 ,获得积分10
2秒前
magic7完成签到,获得积分10
3秒前
echoxzy完成签到,获得积分10
6秒前
呵呵喊我完成签到 ,获得积分10
7秒前
希希完成签到 ,获得积分10
7秒前
默默完成签到 ,获得积分10
7秒前
李清完成签到 ,获得积分10
8秒前
LinniL完成签到,获得积分10
8秒前
lyx完成签到,获得积分10
9秒前
dshihb完成签到,获得积分10
10秒前
小盼完成签到,获得积分10
11秒前
可瑜完成签到,获得积分10
13秒前
fangmuyi完成签到,获得积分10
15秒前
三分之一星辰完成签到 ,获得积分10
15秒前
zys完成签到,获得积分10
16秒前
wenrui完成签到 ,获得积分10
16秒前
李木子完成签到,获得积分10
17秒前
缘分完成签到,获得积分0
17秒前
赘婿应助小盼采纳,获得10
17秒前
Fenley完成签到 ,获得积分10
17秒前
十五完成签到 ,获得积分10
18秒前
高定完成签到,获得积分10
19秒前
hua完成签到,获得积分10
20秒前
多肽药化完成签到 ,获得积分10
20秒前
海里的鱼额完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
江北小梅郎完成签到,获得积分10
23秒前
fdpb完成签到,获得积分10
24秒前
呆一起完成签到 ,获得积分10
25秒前
song_song完成签到,获得积分10
25秒前
26秒前
叮咚鸡发布了新的文献求助10
26秒前
健康的雁凡完成签到,获得积分10
27秒前
盼盼完成签到,获得积分10
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
The Graphene Handbook (2019 Edition) 700
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6530522
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8323240
关于积分的说明 17818472
捐赠科研通 5631866
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2932261
邀请新用户注册赠送积分活动 1908888
关于科研通互助平台的介绍 1768204