Breaking Fault Attack Countermeasures With Side-Channel Information

计算机科学 旁道攻击 字节 对策 加密 计算机安全 对手 碰撞 断层(地质) 钥匙(锁) 嵌入式系统 密码学 操作系统 工程类 航空航天工程 地质学 地震学
作者
Shihui Zheng,Ruihao Xing,Junlong Lai,Junkai Liu,Haofeng Wang,Changhai Ou
出处
期刊:IEEE Transactions on Computers [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:72 (5): 1396-1408 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tc.2022.3211437
摘要

In the persistent fault-based collision attack (PFCA) (Zheng et al. 2021), the adversary captures the information that the intermediate states have collided through identical correct/incorrect ciphertexts. However, fault countermeasures achieve suppression of incorrect ciphertexts and prevent the PFCA. In this paper, we measure the collision of internal states (or state bytes) using side-channel information. First, for round-level countermeasures, we identify state bytes hitting the same persistent fault during the first round of encryption by the shortest runtime. Additionally, we design sliding-window algorithms to automatically identify the runtime of one-round encryptions suitable for different execution environments. Second, for algorithm-level protections, we detect the collision of the internal states after the first round of encryption through the maximum similarity of power consumption traces. Meanwhile, to address the low success rate of key recovery caused by miss detection due to noise within runtime or power consumption, we further revise the original filtering algorithm in PFCA. Third, we implement round-level protected AES on PC to measure runtime, and both AES protected by round-level (or algorithm-level) countermeasures and SM4 (ISO/IEC 2021) protected by a round-level countermeasure on a smart card to collect power consumption. Finally, the experimental result proves that the revised PFCA successfully recovers the key.
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