Simulation et interprétation des attaques par canal latéral EM au niveau de la puce avant la fabrication

Simulating and interpreting EM side-channel attacks at chip level prior to fabrication

• Auteur / Autrice : Davide Poggi
• Direction : Philippe Maurine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : SYAM - Systèmes Automatiques et Micro-Électroniques
• Date : Soutenance le 20/04/2022
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• 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 : Guy CATHéBRAS
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Maurine, Guénaël Renault, Giorgio Di Natale, Thomas Ordas, Alexandre Sarafianos
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guénaël Renault, Giorgio Di Natale

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes électromagnétiques

Circuits intégrés

Ondes électromagnétiques -- Diffusion

Mots clés libres

Emissions électromagnétiques

Canaux cachés

Simulations EM

Electromagnetic emissions

Side-Channel

EM simulations

Résumé

Au cours des dernières décennies, les attaques par canal latéral (SCA) ont démontré leur dangerosité dans la récupération des données sensibles des circuits intégrés. Parmi ces attaques, celles exploitant les rayonnements électromagnétiques des circuits intégrés sont particulièrement efficaces. En effet, les adversaires n'ont besoin de trouver qu'un seul point chaud (position de la sonde EM sur la surface du CI) où il y a une fuite exploitable pour compromettre la sécurité du circuit. En conséquence, la conception de circuits intégrés sécurisés et robustes contre ces attaques est incroyablement difficile car les concepteurs doivent garantir qu'il n'y a pas de point chaud sur l'ensemble du circuit intégré surface. Cette tâche est d'autant plus difficile qu'il n'existe pas d'outil CAO permettant de vérifier larobustesse des circuits intégrés contre EM SCA au stade de la conception, c'est-à-dire avant la fabrication. Dans cette thèse un flux de simulation permettant de reproduire EM SCA par simulation est proposé. Le Biot-Savart loi est utilisée pour modéliser le champ magnétique rayonné par des circuits intégrés entiers et une méthodologie innovante, appelé Noise-to-Add, est introduit. Ce dernier permet de pallier l'absence de bruit dans simulations et interpréter correctement les résultats des attaques par corrélation de simulation.

In the last decades, side-channel attacks (SCA) have demonstrated their dangerousnessin retrieving sensitive data from ICs. Among these attacks, those exploiting EM radiationsof ICs are particularly efficient. Indeed, adversaries need to find only one hotspot (positionof the EM probe over the IC surface) where there is an exploitable leakage to compromisethe security of the circuit. As a result, designing secure ICs robust against these attacks isincredibly difficult because designers must warrant there is no hotspot over the whole ICsurface. This task is all the more difficult as there is no CAD tool allowing to verify therobustness of ICs against EM SCA at the design stage, i.e. prior to fabrication. In this thesisa simulation flow allowing to reproduce EM SCA by simulation is proposed. The Biot-Savartlaw is used to model the magnetic field radiated by entire ICs and an innovative methodology, called Noise-to-Add, is introduced. This latter allows to overcome the absence of noise in simulations and correctly interpret simulation correlation attacks results.