Étude des modes de perturbation et susceptibilité des circuits numériques aux collisions de particules et aux attaques laser

A study on tampering and susceptibility modes of numerical circuits to laser-induced attacks

• Auteur / Autrice : Damien Leroy
• Direction : Abbas Dandache
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LICM - Laboratoire Interfaces, Capteurs et Microélectronique - EA 1776

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lasers

Sûreté -- Systèmes électroniques

Mots clés libres

Circuit sécuritaire

Injection de fautes

Méthodologie de conception

Erreur transitoire

Sensibilité aux radiations

Circuit numérique

Attaques par laser

Résumé

Nous confions de plus en plus d'informations confidentielles à nos cartes à puces, comme les codes d'accès à notre banque, ou les clés de démarrage de la voiture. Ces circuits sécuritaires deviennent la cible de personnes malintentionnées qui cherchent à récupérer ces informations à leur profit. Ces attaquants utilisent des techniques de pointe comme la perturbation du fonctionnement des circuits, pour parvenir à leurs fins. Pour répondre aux besoins d'un marché très concurrentiel, les concepteurs doivent se protéger de ces perturbations tout en minimisant les coûts de conception. Ces contraintes imposent un compromis entre coût et efficacité, et justifient des techniques automatiques de conception adaptées. La première partie de ce mémoire est consacrée à l'étude des différentes sources de perturbation d'un circuit intégré, où nous mettons en évidence les similitudes entre une attaque laser et l'impact de particules. Nous montrons ensuite les spécificités de la conception de circuits sécuritaires et les différents types d’attaque à la disposition des pirates. La troisième partie est dédiée à la caractérisation des perturbations. Une méthodologie de conception est proposée et utilisée sur deux circuits, l'un mesurant la durée des perturbations d'un tir laser sur des portes logiques 130nm MOS, l'autre mesurant la sensibilité de portes aux neutrons. Nous finissons par une présentation des résultats obtenus sur le premier circuit après une campagne de tests.

More and more sensitive data are stored inside smart cards, like bank account or car access codes. Recently, these security circuits have become a target for hackers who try to abuse these data. To achieve this goal, these attackers use the state of the art technologies like fault injection. To comply with the smart card market requirements, designers have to build protections against these attacks while keeping design costs as low as possible. These constraints should lead to a cost-efficient design and benefit from dedicated automatic protection methodologies. In this thesis we first study radiation sources able to tamper with silicon circuit behavior, and then we reveal similarities between laser attacks and radiation effects on a circuit. Then we show the specificities of secure circuit design and the spectrum of attacks used by hackers. The third part characterizes Single Event Transients (SET). A design methodology is proposed and implemented in two circuits, one dedicated to measuring laser-induced SET duration in logic gates, the other dedicated to measuring gate sensitivity to neutrons. This work concludes the review of results obtained after a laser shooting experiment campaign.