Méthodologie d'évaluation par simulation de la sécurité des circuits face aux attaques par faute

Methodology for evaluation by simulation of circuits security against fault attacks

• Auteur / Autrice : Olivier Faurax
• Direction : Traian Muntean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Microélectronique

Cryptographie

Informatique

Résumé

Les circuits microélectroniques sécuritaires sont de plus en plus présents dans notre quotidien (carte à puce, carte SIM) et ils renferment des informations sensibles qu’il faut protéger (numéro de compte, clé de chiffrement, données personnelles). Récemment, des attaques sur les algorithmes de cryptographie basées sur l’utilisation de fautes ont fait leur apparition. L’ajout d’une faute lors d’un calcul du circuit permet d’obtenir un résultat faux. À partir d’un certain nombre de résultats corrects et de résultats faux correspondants, il est possible d’obtenir des informations secrètes et dans certains cas des clés cryptographiques complètes. Cependant, les perturbations physiques utilisées en pratique (impulsion laser, radiations, changement rapide de la tension d’alimentation) correspondent rarement aux types de fautes nécessaires pour réaliser ces attaques théoriques. Dans ce travail, nous proposons une méthodologie pour tester les circuits face aux attaques par faute en utilisant de la simulation. L’utilisation de la simulation permet de tester le circuit avant la réalisation physique mais nécessite beaucoup de temps. C’est pour cela que notre méthodologie aide l’utilisateur à choisir les fautes les plus importantes pour réduire significativement le temps de simulation. L’outil et la méthodologie associée ont été testés sur un circuit cryptographique (AES) en utilisant un modèle de faute utilisant des délais. Nous avons notamment montré que l’utilisation de délais pour réaliser des fautes permet de générer des fautes correspondantes à des attaques connues.

Microelectronic security devices are more and more present in our lives (smartcards, SIM cards) and they contains sensitive informations that must be protected (account number, cryptographic key, personal data). Recently, attacks on cryptographic algorithms appeared, based on the use of faults. Adding a fault during a device computation enables one to obtain a faulty result. Using a certain amount of correct results and the corresponding faulty ones, it is possible to extract secret data and, in some cases, complete cryptographic keys. However, physical perturbations used in practice (laser, radiations, power glitch) rarely match with faults needed to successfully perform theoretical attacks. In this work, we propose a methodology to test circuits under fault attacks, using simulation. The use of simulation enables to test the circuit before its physical realization, but needs a lot of time. That is why our methodology helps the user to choose the most important faults in order to significantly reduce the simulation time. The tool and the corresponding methodology have been tested on a cryptographic circuit (AES) using a delay fault model. We showed that use of delays to make faults can generate faults suitable for performing known attacks.