Attaque par canaux auxillaires multivariées, multi-cibles et d'ordre élevé

Multivariate multitarget high order side-channel attacks

• Auteur / Autrice : Nicolas Bruneau
• Direction : Sylvain Guilley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance le 18/05/2017
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Rioul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Agoyan, Emmanuel Prouff, François-Xavier Standaert, Yannick Teglia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Elisabeth Oswald, Svetla Nikova

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contre-mesures électroniques

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Systèmes embarqués (informatique)

Mots clés libres

Attaque par canal auxiliaire

Schéma de masquage

Attaque multivariée

Attaque optimale

Side-channel attack

Masking scheme

Multivariate attack

Optimal attack

Résumé

Les analyses par canaux auxiliaires exploitent les fuites physiques des systèmes embarqués. Ces attaques représentent une réelle menace; c’est pourquoi différentes contre-mesures ont été développées. Cette thèse s’intéresse à la sécurité fournie par ces contre-mesures. Nous étudions leur sécurité dans le contexte où de multiples fuites sont présentes. Il arrive que plusieurs fuites de plusieurs variables puissent être exploitées lors d’analyses par canaux auxiliaires. Dans cette thèse nous présentons la méthode optimale pour exploiter les fuites d’une unique variable. Nous étudions ensuite comment de telles méthodes de réduction de dimensionnalité peuvent être appliquées dans le cas d’implémentations protégées. Nous montrons que ces méthodes voient leur efficacité augmentée avec le niveau de sécurité de l’implémentation. Nous montrons dans cette thèse comment exploiter les fuites de multiples variables pour améliorer les résultats d’analyses par canaux auxiliaires. Nous améliorons en particulier les attaques contre les schémas de masquage avec recalcul de table. Dans ce contexte nous présentons l’attaque optimale. Dans le cas où les schémas avec recalcul de table sont protégés nous montrons que le principal paramètre pour évaluer la sécurité des schémas de masquage, c’est-à-dire l’ordre n’est pas suffisant. Pour finir nous étudions de façon théorique la meilleure attaque possible en présence de masquage et de « shuffling » ce qui généralise le précédent cas d’étude. Dans ce cas nous montrons que l’attaque optimale n’est pas calculable. Pour y remédier, nous présentons une version tronquée de l’attaque optimale avec une meilleure efficacité calculatoire.

Side Channel Attacks are a classical threat against cryptographic algorithms in embedded systems. They aim at exploiting the physical leakages unintentionally emitted by the devices during the execution of their embedded programs to recover sensitive data. As such attacks represent a real threat against embedded systems different countermeasures have been developed. In thesis we investigate their security in presence of multiple leakages. Indeed there often are in the leakage measurements several variables which can be exploited to mount Side Channel Attacks. In particular we show in this thesis the optimal way to exploit multiple leakages of a unique variable. This dimensionality reduction comes with no loss on the overall exploitable information. Based on this result we investigate further how such dimensionality reduction methodscan be applied in the case of protected implementations. We show that the impact of such methods increases with the security “level” of the implementation. We also investigate how to exploit the leakages of multiplevariables in order to improve the results of Side Channel Analysis. We start by improving the attacks against masking schemes, with a precomputed table recomputation step. Some protections have been developed to protect such schemes. As a consequence we investigate the security provided by these protections. In this context we present results which show that the main parameter to evaluate the security of the masking schemes is not sufficient to estimate the global security of the implementation. Finally we show that in the context of masking scheme with shuffling the optimal attack is not computable. As a consequence we present a truncated version of this attack with a better effectiveness.