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能動的サイドチャネル攻撃に対する暗号ハードウェアの安全性評価システムに関する研究

Research Project

Project/Area Number 12J07639
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Computer system/Network
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

遠藤 翔  東北大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords能動的サイドチャネル攻撃(故障注入攻撃) / 組込みマイコン / 多重故障注入攻撃 / 命令スキップ / 能動的サイドチャネル攻撃(故障注入攻撃) / 電磁波解析攻撃 / 能動的サイドチャネル攻撃 / 暗号ハードウェア / 共通鍵暗号 / 故障感度解析
Outline of Annual Research Achievements

1. 前年度に検討した多重故障注入攻撃が失敗する場合が明らかとなったため,その応用範囲拡大に関する検討を行った.前年度は,適応的にタイミングを制御した故障注入により,実行中の暗号プログラムの詳細な情報が不要な多重故障注入攻撃を提案したが,命令ごとに実行サイクル数が異なるプロセッサにおいては提案攻撃が失敗することが明らかとなったため,このようなプロセッサにおいても適用できる攻撃アルゴリズムを提案した.また,本研究では,典型的な検算型の故障注入攻撃対策を施したAES ソフトウェアを実装し,提案攻撃を実行した.本申請者が開発した故障注入実験システムを用いて故障注入実験を行った結果,提案する攻撃により対策を無効化しつつ差分故障解析に必要な誤り暗号文が得られることを示した.なお,交付申請書で挙げた項目である故障の挙動の観測については,文献[1]で明らかとなっていることから,その結果を用いて上記検討を行った.
2. 一般のソフトウェアにおける故障注入攻撃の可能性を検討した.本研究では,バッファオーバーフロー攻撃への対策が施されているプログラムにおいて,物理的な故障注入により対策を回避して攻撃を行う手法を提案し,従来のバッファオーバーフロー対策を無効化できることを示した.また,ソフトウェアの変更による対策を提案した.
3.複数のラウンドを同一のクロックサイクルに実行するアンロールドアーキテクチャで実装された暗号モジュールにおける電力解析攻撃を検討した.複数の時刻における電力値を統計処理した上で電力解析攻撃を行うことにより,アンロールドアーキテクチャにおいても電力解析攻撃が可能であることを明らかにした.また,アンロールドアーキテクチャを持つ低遅延暗号PRINCEハードウェアに対して,サイドチャネル攻撃標準評価ボード(SASEBO)を用いて提案攻撃の実験を行い,秘密鍵を取得できることを示した.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] An Adaptive Multiple-Fault Injection Attack on Microcontrollers and a Countermeasure2015

    • Author(s)
      S. Endo, N. Homma, Y. Hayashi, J. Takahashi, H. Fuji and T. Aoki
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E98.A Issue: 1 Pages: 171-181

    • DOI

      10.1587/transfun.E98.A.171

    • NAID

      130004770892

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Silicon-level Countermeasure against Fault Sensitivity Analysis and Its Evaluation2014

    • Author(s)
      S. Endo, Y. Li, N. Homma, K. S akiyama, K. Ohta, D. Fujimoto, M. Nagata, T. Katashita, J. -L. Danger and T. Aoki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Very Large Scale Integration Systems

      Volume: PP Issue: 8 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1109/tvlsi.2014.2339892

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Cortex-M0プロセッサ上の暗号ソフトウェアに対する多重故障注入攻撃の検討2015

    • Author(s)
      遠藤翔,梨本翔永,本間尚文,林 優一,高橋順子,冨士仁,青木孝文
    • Organizer
      第68回コンピュータセキュリティ合同研究発表会
    • Place of Presentation
      東京都小金井市
    • Year and Date
      2015-03-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] アンロールドアーキテクチャで実装されたPRINCEハードウェアに対する電力解析の検討2015

    • Author(s)
      ヴィッレウリマウル,本間尚文, 遠藤翔, 青木孝文
    • Organizer
      2015年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS)
    • Place of Presentation
      福岡県北九州市
    • Year and Date
      2015-01-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロコントローラ上のプログラム制御フローへの故障注入攻撃2015

    • Author(s)
      梨本翔永,遠藤翔,本間尚文,林優一,青木孝文
    • Organizer
      2015年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS)
    • Place of Presentation
      福岡県北九州市
    • Year and Date
      2015-01-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Chosen-message Electromagnetic Analysis against Cryptographic Software on Embedded OS2014

    • Author(s)
      H. Uno, S. Endo, Y. Hayashi, N. Homma and T. Aoki
    • Organizer
      EMC '14 Tokyo
    • Place of Presentation
      東京都(発表確定)
    • Year and Date
      2014-05-14
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] AMultiple-Fault Injection Attack by Adaptive Timing Control under Black-Box Conditions and a Countermeasure2014

    • Author(s)
      S. Endo, N. Homma, Y. Hayashi, J. Takahashi, H. Fuji, T. Aoki
    • Organizer
      5^<th> Workshop on Constructive Side-channel Analysis and Secure Design
    • Place of Presentation
      フランス, パリ(発表確定)
    • Year and Date
      2014-04-15
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ZigBee評価用マイコン上に実装されたKCipher-2に対する相関電磁波解析の検討2014

    • Author(s)
      宇野甫, 遠藤翔, 本間尚文, 青木孝文, 仲野有登, 清本晋作, 三宅優
    • Organizer
      電子情報通信学会ISEC研究会
    • Place of Presentation
      名古屋市
    • Year and Date
      2014-03-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 適応的にタイミングを制御した多重故障注入攻撃とその対策2014

    • Author(s)
      遠藤翔, 本間尚文, 林優一, 高橋順子, 冨士仁, 青木孝文
    • Organizer
      2014年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島市
    • Year and Date
      2014-01-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 組込みOS上に実装された公開鍵暗号ソフトウェアに対する電磁波解析攻撃2014

    • Author(s)
      宇野甫, 遠藤翔, 本間尚文, 林優一, 青木孝文
    • Organizer
      2014年暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • Place of Presentation
      鹿児島市
    • Year and Date
      2014-01-23
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Exploring the Relations Between Fault Sensitivity and Power Consumption2013

    • Author(s)
      Yang Li
    • Organizer
      4th International Workshop on Constructive Side-channel Analysis and Secure Design
    • Place of Presentation
      フランス・パリ
    • Year and Date
      2013-03-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 故障感度隠蔽のための効率的な対策とその評価2013

    • Author(s)
      遠藤 翔
    • Organizer
      第30回暗号と情報セキュリティシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2013-01-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] An Efficient Countermeasure against Fault Sensitivity Analysis Using Configurable Delay Blocks2012

    • Author(s)
      Sho Endo
    • Organizer
      9th Workshop on Fault Diagnosis and Tolerance in Cryptography
    • Place of Presentation
      ベルギー・ルーベン
    • Year and Date
      2012-09-09
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Measurement of Side-Channel Information from Cryptographic Devices on Security Evaluation Platform : Demonstration of SPACES Project2012

    • Author(s)
      Sho Endo
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2012
    • Place of Presentation
      秋田市
    • Year and Date
      2012-08-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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