针对 Kyber 的硬件友好型洗牌反侧信道攻击措施
密码学与安全
2025-07-08 v5
摘要
CRYSTALS-Kyber 已被 NIST 标准化为抵御大规模量子计算机攻击的唯一密钥封装机制（KEM）方案。然而，针对其实现的侧信道攻击（SCA）仍需予以充分考虑以应对即将到来的迁移。本文提出了一种安全且高效的 Kyber 硬件实现方案，通过纳入一种新型紧凑型洗牌架构来实现。首先，我们修改了 Fisher-Yates 洗牌算法，使其更适合硬件实现。然后，我们设计了针对众所周知的开源 Kyber 硬件实现的优化洗牌架构，以增强其所有已知和潜在侧信道泄漏点的安全性。最后，我们在 FPGA 上实现了该修改后的 Kyber 设计，并对其安全性和性能进行了评估。通过在硬件上进行相关功率分析（CPA）和测试向量泄漏评估（TVLA）来验证其安全性。与原件无保护版本相比，FPGA 布置和路由结果显示，本方案仅比原始版本降低了 8.7% 的硬件效率，远远优于现有的硬件隐藏方案。
引用
@article{arxiv.2407.02452,
title = {A Hardware-Friendly Shuffling Countermeasure Against Side-Channel Attacks for Kyber},
author = {Dejun Xu and Kai Wang and Jing Tian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.02452},
year = {2025}
}
备注
This paper has been published in IEEE TCAS-II, and this version includes some typographical corrections