Original title:
Útok elektromagnetickým postranním kanálem
Translated title:
Electromagnetic side channel attack
Authors:
Nečas, Ondřej ; Martinásek, Zdeněk (referee) ; Stančík, Peter (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2011
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií Abstract:
[cze][eng]
Cílem této práce je navrhnou a sestavit měřicí pracoviště pro zkoumání elektromagnetického postranního kanálu v kryptografii. A dále pak seznámit čtenáře se základními způsoby útoků elektromagnetickými a výkonovými postranními kanály, které představují efektivní způsob kryptoanalýzy moderních kryptosystémů. V teoretické části práce jsou uvedeny základní útoky postranními kanály, včetně jejich historie a modelů, z nichž vychází. Stěžejní část práce se věnuje vysvětlení základních principů útoků výkonovými a elektromagnetickými postranními kanály. Následně jsou v práci popsány fyzikální principy vzniku elektromagnetického pole a jsou zároveň popsány i metody, kterými lze vzniklé pole měřit. Uveden je rovněž příklad vzniku elektromagnetického pole u mikroprocesorů. V další části této práce jsou uvedeny teoretické základy potřebné pro úspěšnou realizací měření elektromagnetického pole mikroprocesorů PIC. Další část kapitoly je věnována šifrovacímu standardu AES, jehož činnost je zkoumána v praktické části. Dále jsou v této práci popsány parametry sond, které byly sestrojeny podle teoretických znalostí. V této kapitole je rovněž popsáno navržené měřicí pracoviště. A jsou zde zároveň uvedeny jednotlivé přístroje, používané v praktické části práce. V praktické části jsou popsány realizační aspekty, které mají za cíl dosažení ideálních podmínek měření jako je například volba vhodné sondy, zajištění vhodné polohy a vzdálenosti sondy od měřeného zařízení a v neposlední řadě správné nastavení osciloskopu a synchronizačního signálu. Dále jsou v práci zobrazeny naměřené elektromagnetické průběhy pro vybrané instrukce. Následuje analýza jednotlivých rund šifrovacího standardu AES i jeho analýza jako celku. Posléze jsou ještě provedeny metody jednoduché a diferenciální elektromagnetické analýzy. Na základě poznatků získaných v praktické části práce jsou popsány možná protiopatření, zaváděná proti útokům výkonovým a elektromagnetickým postranním kanálem. V závěru je provedeno stručné zhodnocení výsledků práce.
The aim of this thesis is, firstly, to design and create the measuring environment for the research of electromagnetic side-channel attacks in cryptography; and secondly, to inform readers about the basics of electromagnetic and power side-channel attacks which present effective ways of the modern cryptosystems’ cryptoanalysis. In the theoretical part, the basic side-channel attacks, including their history and models, are described. The main part is focused on the explanation of the basic principles of power and electromagnetic side-channel attacks. Then, the work describes the basic physical principles of electromagnetic fields; and also the methods which can be used to measure the electromagnetic field. An example of the origination of the electromagnetic field in microprocessors is included. In the next part of the work the theoretical foundation necessary for successful implementation of the measurement of electromagnetic fields on the PIC microprocessor is presented. Next part of the chapter is devoted to the AES encryption standard, the activity of which is examined in the practical part. Furthermore, the magnetic probes, designed according to the theoretical knowledge are described. Also the research environment is described in this chapter. The list of measuring instruments used in the practical part is also included. The practical part of the work deals with the implementation aspects designed to achieve the ideal measurement conditions, such as the choice of appropriate probe, the appropriate location and distance between the probe and the measured system, setup of the oscilloscope and signal synchronization. Furthermore, the measured electromagnetic waveforms for selected instructions are presented. After that follows an analysis of the individual rounds of the AES encryption standard; the analysis of whole AES standard is also included. Then, the methods of simple and differential electromagnetic analysis are implemented. With regard to the knowledge gained in the practical part of the work, the possible countermeasures implemented against the power and electromagnetic side channel attacks are described. The final part of the work comprises a brief review of results.
Keywords:
Side Channels Microprocessor Electromagnetic and Power Analysis AES Cryptography; Postranní kanály Mikroprocesor Elektromagnetická a výkonová analýza AES Kryptografie
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/4099
guest ::
