Modélisation de l’injection de faute électromagnétique sur circuits intégrés sécurisés et contre-mesures

Modeling of electromagnetic fault injection on secure integrated circuit and countermeasures

• Auteur / Autrice : Mathieu Dumont
• Direction : Philippe Maurine, Mathieu Lisart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes automatiques et micro-électroniques
• Date : Soutenance le 09/10/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Nouet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Maurine, Mathieu Lisart, Pascal Nouet, Jean-Luc Danger, Vincent Beroulle, Bruno Rouzeyre, Christophe Laurencin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Danger, Vincent Beroulle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Circuits logiques

Circuits intégrés

Mots clés libres

Sécurité

Attaque par injection de fautes

Impulsion électromagnétique

Modélisation électrique

Contre-Mesures

Design Analog

Security

Fault injection attack

Electromagnetic pulse

Electrical modeling

Countermeasures

Design Analog

Résumé

Cette thèse est dédiée à l’étude des attaques par injection de faute électromagnétique dans les circuits intégrés sécurisés. De premiers travaux de modélisation électrique ont permis de simuler le couplage entre une sonde d’injection électromagnétique et les grilles d’alimentation et de masse du circuit afin de mieux comprendre les effets de l’impulsion EM. Cette modélisation a ensuite été appliquée à une simulation de circuit logique comprenant une bascule D et ses composants. Les résultats de ces simulations ont permis de déterminer les différentes fautes pouvant être induites par ce type d’attaque et d’en expliquer leur formation. Des mesures sur un circuit de test ont mis en évidence l’apparition de fautes de timing et de fautes d’échantillonnage, ainsi que de valider le modèle expérimentalement. Enfin, des contre-mesures issues du modèle développé sont proposées, afin d’augmenter la robustesse d’un circuit face à une attaque par injection de faute électromagnétique.

This thesis is devoted to the study of electromagnetic fault injection attack on se-cure integrated circuits. Electrical modeling permits to simulate the coupling between an EM probe injection and the circuit supply and ground grids in order to understand the effect of the EM pulse. This modeling is then applied on a logic circuit simulation with a D flip-flop and its components. The simulation results were used to determine the various faults that could be induced by this attack and to explain their formation. Measurements on a test circuit revealed the appearance of timing and sampling faults and validated ex-perimentally the proposed model. Finally, some countermeasures based on the model are proposed in order to increase the robustness of a circuit against electromagnetic fault in-jection.