Résistance des circuits cryptographiques aux attaques en faute

par Kaouthar Bousselam

Thèse de doctorat en SYAM - Systèmes Automatiques et Microélectroniques

Sous la direction de Bruno Rouzeyre.

Le président du jury était Habib Mehrez.

Le jury était composé de Bruno Rouzeyre, Habib Mehrez, Assia Tria, Guy Gogniat, Marie-Lyse Flottes, Giorgio Di Natale.

Les rapporteurs étaient Assia Tria, Guy Gogniat.


  • Résumé

    Les blocs cryptographiques utilisés dans les circuits intégrés implémentent des algorithmes prouvés robustes contre la cryptanalyse. Toutefois des manipulations malveillantes contre le circuit lui-même peuvent permettre de retrouver les données secrètes. Entre autres, les attaques dites « en fautes » se sont révélés particulièrement efficaces. Leur principe consiste à injecter une faute dans le circuit (à l'aide d'un faisceau laser par exemple), ce qui produira un résultat erroné et à le comparer à un résultat correct. Il est donc essentiel de pouvoir détecter ces erreurs lors du fonctionnement du circuit.Les travaux de thèse présentées dans ce mémoire ont pour objet la détection concurrente d'erreurs dans les circuits cryptographique, en prenant comme support l'implantation du standard d'encryption symétrique l'Advanced Encryption standard « AES ». Nous analysons donc plusieurs schémas de détection d'erreur basés sur de la redondance d'information (code détecteur), certains issus de la littérature, d'autres originaux utilisant un double code de parité entrée-sortie permettant l'amélioration du taux de détection d'erreur dans ces circuits. Nous présentons aussi une étude montrant que le choix du type du code détecteur le plus approprié dépend, d'une part du type d'erreur exploitable pouvant être produite par un attaquant, et d'autre part du type d'implémentation du circuit à protéger. Les circuits cryptographiques sont également la cible d'autres attaques, et en particulier les attaques par analyse de consommation. Les contre mesures proposés jusqu'à lors pour un type d'attaques, se révèlent la plupart du temps néfastes sur la résistance du circuit face à d'autres types d'attaque. Nous proposons dans cette thèse une contre mesure conjointe qui protège le circuit à la fois contre les attaques en fautes et les attaques par analyse de consommation.

  • Titre traduit

    Resistance to fault attacks for cryptographic circuits


  • Résumé

    The cryptographic blocks used in the integrated circuits implement algorithms proved robust against cryptanalysis. However, malicious manipulation against the circuit itself can retrieve the secret data. Among known hardware attacks, attacks called "fault attacks" are proved particularly effective. Their principle is to inject a fault in the circuit (using for example a laser beam) that will produce an erroneous result and to compare it with a correct result. Therefore, it is essential to detect these errors during the circuit running.The work presented in this thesis concerns the concurrent detection of errors in cryptographic circuits, using as support the implementation of the Advanced Encryption Standard "AES". Thus, we analyze several error detection schemes based on the redundancy of information (detector code). We present a solution using dual code of parity to improve the rate of error detection in these circuits. We also present a study showing that the choice of the type of the detector code depends on one hand on the type of error that can be produced and be used by an attacker. On the other hand, it depends on type of the circuit implementation that we want to protect.The cryptographic circuits are also the target of further attacks, especially attacks by consumption analysis. The measures proposed against a type of attack, proved mostly negative against other types of attack. We propose in this work a joint measure that protects the circuit against both fault attacks and attacks by analysis of consumption.


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