SCNIFFER：低成本、自动化、高效的电磁侧信道嗅探
密码学与安全
2020-03-03 v3
摘要
电磁（EM）侧信道分析（SCA）是一种破解具有数学安全性的密码引擎的重要工具，尤其在资源受限的物联网设备上。目前，要在嵌入式物联网设备上实施 EM SCA，需手动扫描整个芯片，并在芯片上每一点进行 MTD（披露所需最少轨迹数）分析以泄露加密算法的密钥。然而，一个用于 EM 泄漏定位、轨迹采集与攻击的自动化端到端框架一直缺失。本工作提出 SCNIFFER：一个低成本、自动化的 EM 侧信道泄漏嗅探平台，用于实施高效的端到端侧信道攻击。利用 TVLA 或 SNR 等泄漏度量，我们提出一种贪心梯度搜索启发式方法，能在 O(N) 次迭代内收敛到芯片（尺寸：N x N）上 EM 泄漏最高的点之一，然后在该点执行相关电磁分析（CEMA）。与穷举式 MTD 分析相比，这将 CEMA 攻击时间减少了约 N 倍，与随机选取攻击位置相比减少了 20 倍以上。我们使用低成本自建三维扫描仪与 H 场探头（<50,000 商用 EM 扫描仪）以及多种微控制器作为受攻击设备演示了 SCNIFFER。该 SCNIFFER 框架针对运行在 8 位 Atmega 微控制器与 32 位 ARM 微控制器上的若干密码算法（AES-128、DES、RSA）进行了评估，以寻找高泄漏点并随后在该点执行 CEMA。
引用
@article{arxiv.1908.09407,
title = {SCNIFFER: Low-Cost, Automated, Efficient Electromagnetic Side-Channel Sniffing},
author = {Josef Danial and Debayan Das and Santosh Ghosh and Arijit Raychowdhury and Shreyas Sen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.09407},
year = {2020}
}