Tấn công tiêm lỗi trên AES-128 bằng phương pháp tấn công lỗi vi sai

Download

Bạch Hồng Quyết, Phạm Văn Tới

TẤN CÔNG TIÊM LỖI TRÊN AES-128 BẰNG

PHƯƠNG PHÁP TẤN CÔNG LỖI VI SAI

Bạch Hồng Quyết^*, Phạm Văn Tới⁺

^*Phò ng thí nghiệm trọng điểm ATTT

⁺Phòng thí nghiệm trọng điểm ATTT

Abstract— Thuật toán mã hóa Advanced Encryption toán. Quá trình tiêm lỗi phải được tính toán kỹ lưỡng vì

phương pháp tiêm lỗi có thể ảnh hưởng đến thiết bị hoặc

làm hư hỏng thiết bị. Ví dụ nếu tiêm lỗi bằng cách tăng đột

ngột điện áp quá mức hoặc ép xung quá cao, từ trường và

điện trường quá mạnh vượt quá giới hạn của các linh kiện

điện tử bên trong thiết bị sẽ dẫn đến hư hỏng các linh kiện

đó và làm cho thiết bị ngưng hoạt động. Trong bài báo này

sẽ giới thiệu phương pháp tấn công lỗi vi sai (DFA) trên

thuật toán mã hóa AES-128. Mục đích của bài báo là

nghiên cứu phương pháp tiêm lỗi vào quá trình mã hóa thiết

bị, từ đó có thể xây dựng thuật toán trích xuất khóa K và

làm vô hiệu hóa hệ thống an toàn của thiết bị.

Standard (AES) là chuẩn mã hóa dữ liệu rất phổ biến, được

sử dụng rộng rãi trên thế giới và được chính phủ Mỹ sử

dụng để bảo vệ các dữ liệu tuyệt mật. Tuy nhiên, hiện nay

thuật toán AES đã xuất hiện lỗ hổng dễ bị tấn công và

những kẻ tấn công bằng nhiều phương pháp khác nhau

đang tấn công, khai thác lỗ hổng đó. Trong bài báo này sẽ

giới thiệu phương pháp tấn công lỗi vi sai (DFA) trên thuật

toán mã hóa AES-128. Mục đích của bài báo là nghiên cứu

phương pháp tiêm lỗi vào quá trình mã hóa thiết bị, từ đó

có thể xây dựng thuật toán trích xuất khóa K và làm vô hiệu

hóa hệ thống an toàn của thiết bị.

Keywords— Thuật toán mã hóa AES, tấn công kênh kề, II. TỔNG QUAN VỀ THUẬT TOÁN MẬT MÃ AES

tấn công tiêm lỗi, phân tích lỗi vi sai.

AES là một thuật toán mã hóa khối thay thế hoán vị.

Đầu vào của nó và đầu ra bao gồm các chuỗi 128 bit, trong

khi khóa mật mã của nó là một chuỗi 128, 192 hoặc 256

I. MỞ ĐẦU

Thuật toán mã hóa Advanced Encryption Standard

(AES) là chuẩn mã hóa dữ liệu rất phổ biến, được sử dụng

rộng rãi trên thế giới và được chính phủ Mỹ sử dụng để bảo

vệ các dữ liệu tuyệt mật [1, 2].

bit, tùy thuộc vào mức độ bảo mật cần thiết. Đối với mỗi

chiều dài khóa, sẽ có 10, 12 hoặc 14 vòng (tương ứng với

khóa 128, 192 và 256-bit), mỗi vòng chúng được tham số

hóa bằng khóa vòng (Round key) 128 bit được cung cấp

bởi lập lịch khóa (Key scheduling) [5, 6]. Tại mỗi thời

điểm, kết quả tạm thời có thể được biểu diễn dưới dạng ma

trận 4 x 4 byte, gọi là trạng thái (State). Số vòng lặp ký hiệu

là 푁_푟, phụ thuộc vào hai đại lượng 푁_푏và 푁_푘. Vì 푁_푏trong

AES có giá trị cố định bằng 4 nên 푁_푟chỉ phụ thuộc vào 푁_푘.

Giá trị của 푁_푟tương ứng với ba giá trị của 푁_푘là 푁_푟= 10,

12, 14. Cụ thể, giá trị 푁_푟được xác định bởi:

AES được phát triển từ cuối những năm 90s để thay thế

cho chuẩn mã hóa trước đó là Data Encryption Standard

(DES) do IBM tạo ra đầu những năm 70s nhằm khắc phục

những khuyết điểm của thuật toán mã hóa đó. Tuy nhiên,

hiện nay thuật toán AES đã xuất hiện lỗ hổng dễ bị tấn công

và những kẻ tấn công bằng nhiều phương pháp khác nhau

đang tấn công, khai thác lỗ hổng đó. Một trong những

phương pháp tấn công phổ biến nhất hiện nay là tấn công

tiêm lỗi – Fault Injection Attack (FIA), một loại tấn công

kênh bên rất mạnh hiện nay [3]. Các cuộc tấn công FIA là

mối đe dọa số một cho bất kỳ hệ thống nhúng, chip IC an

toàn nào trên thế giới. FIA là những cuộc tấn công vật lý

logic với mục đích bỏ qua các cơ chế khởi động an toàn,

trích xuất khóa bí mật, phá vỡ bộ đếm chương trình và trích

xuất chương trình cơ sở hoặc thao túng bất kỳ tài nguyên

bảo mật nào bên trong IC. Các cuộc tấn công như vậy khó

thực hiện hơn những cuộc tấn công khác, nhưng đổi lại, nó

Type AES Key length

Number of

푁_푘

rounds (푁_푟)

AES-128

AES-192

AES-256

128

192

256

Bốn byte trên mỗi cột trong mảng trạng thái state tạo

cho phép bỏ qua các phương pháp bảo vệ hoàn toàn, với thành 1 từ 32 bit, trong đó số thứ tự của hàng r (0 ≤ 푟 ≤

tác động nghiêm trọng đến các nhà cung cấp và người

dùng.

3) cho biết chỉ số của bốn byte trong mỗi từ. Từ định nghĩa

state ở trên có thể coi state là mảng một chiều chứa các từ

32 bit:

Có rất nhiều phương pháp tấn công sử dụng FIA như:

sự cố nguồn (Glitch power); sự cố xung clock (Glitch

clock); thay đổi đột ngột nhiệt độ môi trường (Varying the

environmental temperature); sử dụng ánh sáng hoặc lasers;

tấn công lỗi vi sai (Different Fault Attack), … [4]. Bản chất

của các cuộc tấn công FIA nêu trên đều là giống nhau, và

là tiêm lỗi vào trong thiết bị mã hóa trong quá trình tính

푆₀₂푆₀₃

푆₁₂푆₁₃

푆₂₂푆₂₃

푆₃₂푆₃₃

푆₀₀푆₀₁

푆₁₀푆₁₁

푆₂₀푆₂₁

푆₃₀푆₃₁

SOÁ 03 (CS.01) 2020

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG

TẤN CÔ NG TIÊM LỖI TRÊN AES-128 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẤN CÔ NG LỖI VI SAI

Thuật toán mã hóa AES tương đối phức tạp, được mô

tả khái quát thành 3 bước như sau:

Thuật toán giải mã AES khá giống với thuật toán mã

hóa AES về mặt cấu trúc nhưng 4 hàm sử dụng là 4 hàm

ngược của quá trình mã hóa.

•

1 vòng khởi tạo chỉ bao gồm phép Addroundkey;

푁_푟− 1 vòng lặp gồm 4 phép biến đổi lần lượt là:

Một điểm khác biệt nữa trong hai cấu trúc giải mã ngược

và giải mã xuôi đó là: Trong giải mã ngược khóa vòng giải

mã chính là khóa vòng mã hóa với thứ tự đảo ngược. Còn

trong giải mã xuôi thì khóa giải mã ngoài việc đảo ngược

thứ tự khóa vòng mã hóa còn phải thực hiện phép

InvMixColumns đối với các khóa vòng của vòng lặp giải

mã [9]. Sơ đồ khối của thuật toán mã hóa và giải mã hóa

AES – 128 được biểu diễn ở hình 1.

SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey;

•

1 vòng cuối gồm các phép biến đổi giống vòng lặp

và không có phép MixColumns.

Trong giai đoạn khởi tạo AES, chỉ có một bước được thực

hiện: AddRoundKey. Kế tiếp, thuật toán sẽ chuyển sang

vòng hoạt động đầu tiên và thực hiện bước đầu tiên:

SubBytes.

Trong bước Final Round sẽ không có phép

MixColumns mà chỉ có các phép: SubBytes, ShiftRows,

AddRoundKey [7, 8].

Hình 1. Sơ đồ khối thuật toán mã hóa và giải mã hóa AES – 128

Key scheduling xây dựng khóa vòng K trong thuật toán nhắn nhân với số vòng cộng với 1, tức là 푁_푟+ 1. Khóa

AES bằng cách sử dụng 2 chức năng: khóa vòng (Key

Expansion) và lựa chọn phím vòng (Round Key Selection).

Thuật toán key AES scheduling được mô tả ở thuật toán 1.

Thuật toán 1. AES key Scheduling

Input K: secret key,

vòng là một mảng tuyến tính gồm các từ 4 byte và được ký

[

]

hiệu là 퐸퐾 4 ∙ (푁_푘+ 1) . Khóa vòng được mô tả ở thuật

toán 2.

Thuật toán 2: KeyExpansion

Input: 푁_푘, 푁_푟;

Output EK: array containing round key;

Begin

L: key length in words,

푁_푟: 푛푢푚푏푒푟 표푓 푟표푢푛푑푠;

Output W: array containing round keys

Begin

퐸퐾 ← 푡푒푚푝;

for i = 0 to 푁_푘− 1 do

(

)

for i =l to 4 ∙ 푁_푟+ 1 − 1 do

if 푖 ≡ 0 푚표푑 푙 then

[ ] ( [

]

[

]

[

퐸퐾 푖 = 퐾 4 ∙ 푖 , 퐾 4 ∙ 푖 + 1 , 퐾 4 ∙ 푖 +

]

[

])

2 , 퐾 4 ∙ 푖 + 3 ;

[ ]

[

]

[

푊 푖 = 푊 푖 − 푙 ⨁푆푢푏퐵푦푡푒[푊 푖 −

푖

i = i ++;

]

1 ≪< 8]⨁푅푐표푛[ ];

푙

for 푖 = 푁_푘to 4 ∙ (푁_푟+ 1) do

temp = EK[i − 1];

elsif 푙 = 8 푎푛푑 푖 ≡ 4 푚표푑 푙 then

[ ]

[

]

푊 푖 = 푊[푖 − 푙]⨁푆[푊 푖 − 1 ];

if 푖 푚표푑 푁_푘= 0 then

else

푡푒푚푝 =

[ ]

[

]

푊 푖 = 푊[푖 − 푙]⨁푊 푖 − 1 ;

푆푢푏푊표푟푑(푅표푡푊표푟푑(푡푒푚푝)) ⊕ 푅푐표푛[푖/푁_푘];

elsif ((푁_푘> 6) 푎푛푑 (푖 푚표푑 푁_푘= 4))

temp = SubWord(temp);

return W;

End

Chức năng khóa vòng: Chức năng này tính toán từ

khóa AES, khóa vòng có độ dài bằng chiều dài khối tin

SOÁ 03 (CS.01) 2020

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG

Bạch Hồng Quyết, Phạm Văn Tới

퐸퐾[푖] = 퐸퐾[푖 − 푁_푘] ⊕ 푡푒푚푝;

i = i ++;

DFA là tạo ra các lỗi ví dụ như lỗi điện áp, điều kiện môi

trường không mong muốn… Các lỗi này được thực hiện

trong quá trính triển khai mật mã, điều này sẽ giúp tiết lộ

trạng thái bên trong của chúng.

Ví dụ thẻ thông minh chứa bộ xử lý nhúng có thể phải

chịu nhiệt độ quá cao, điện áp hoặc dòng điện cung cấp

không được hỗ trợ, ép xung quá cao, điện trường hoặc từ

trường mạnh có thể ảnh hưởng đến hoạt động của bộ xử lý.

Bộ xử lý có thể bắt đầu xuất ra các kết quả không chính xác

do lỗi dữ liệu vật lý, điều này có thể giúp kẻ tấn công suy

ra được các lệnh mà bộ xử lý đang chạy hoặc trạng thái dữ

liệu bên trong của nó [13].

DFA được dùng để kiểm tra tính bảo mật của thuật toán

mã hóa DES. Tuy nhiên, ngày nay thuật toán AES đã được

thay thế cho DES trong các thuật toán mã hóa. Thật không

may, các cuộc tấn công DFA hiện có trên các hệ thống mật

mã đối xứng không hoạt động trên AES. Đây là lý do tại

sao chúng tôi nghiên cứu, phát triển để tìm cách tấn công

AES bằng cách sử dụng DFA.

return EK;

End

Trong đó:

- SubWord() là một hàm áp dụng S-box trong thuật toán

mã hóa AES ở mỗi byte của 4 byte đầu vào để tạo ra một

từ đầu ra;

- RotWord () là một phép quay tuần hoàn sao cho đầu

vào 4 byte (a, b, c,d) tạo ra đầu ra 4 byte (b, c, d, a);

푖−1

[ ]

{

} { } {

}

- 푅푐표푛 푖 = (푥 , 00 , 00 , 00 ) với 푥

hạn của x trong trường 퐹₂⁸.

là giới

Chức năng lựa chọn khóa vòng: chức năng này trích

xuất các khóa vòng 128 bit từ Khóa được mở rộng.

Ví dụ về Key scheduling trong thuật toán mã hóa AES-

128:

Trong phần này, chúng tôi sẽ thực hiện một cuộc tấn

công DFA với quy mô trên 1 bit của kết quả bản mã tạm

thời trước khi kết thúc vòng cuối. Từ đó có thể truy xuất

được toàn bộ khóa vòng cuối cùng tức là khóa K trên thuật

toán mã hóa AES-128.

Nếu một lỗi gây ra trong một byte của ma trận trạng

thái, sau đó được đưa vào vòng thứ 8, thì hoạt động của

MixColumn ở vòng cuối sẽ truyền lỗi này đến toàn bộ cột

của ma trận trạng thái sau đó. Hoạt động ShiftRow ở đầu

vòng sau sẽ chuyển các byte lỗi này sang các cột khác nhau

của ma trận trạng thái. Và sau đó, hoạt động MixColumn

sẽ lan truyền lỗi đến các byte còn lại.

Quá trình này được mô tả ở hình 2, trong đó hiển thị sự

khuếch tán của một lỗi byte gây ra ở đầu vào của vòng thứ

8. Kết quả của thuật toán XOR vi sai ma trận trạng thái sẽ

cho ra hai giá trị, một là đúng, hai là sai. Từ đó chúng ta có

thể xác định được cơ sở cho một phân tích lỗi vi sai.

III. TẤN CÔNG DFA TRÊN THUẬT TOÁN MÃ

HÓA AES-128

Các cuộc tấn công phá khóa mã hóa đã được giới thiệu

trong [10] dựa trên các lỗi có thể được tạo ra trên các thiết

bị thẻ thông minh trong quá trình tính toán thuật toán mã

hóa, từ đó nhiều nghiên cứu đã được tiến hành và được thực

hiện nghiêm túc hơn. Trong [11] đã thành công trong việc

phá vỡ mã hóa RSA CRT với một chữ ký bị lỗi trong cùng

một tin nhắn. Sau đó [12] đã cải tiến thuật toán phá khóa

bằng cách chỉ tìm một trong các yếu tố của module khóa

công khai chỉ sử dụng một chữ ký bị lỗi trong một tin nhắn

đã biết. Các cuộc tấn công này là tiền đề cho cuộc tấn công

DFA sau này.

DFA là một loại tấn công kênh bên trong lĩnh vực mật mã,

cụ thể là phân tích mật mã. Nguyên tắc của cuộc tấn công

Hình 2. Sơ đồ sự khuếch tán lỗi vi sai trên ma trận trạng thái

Cũng theo định nghĩa, ta có thể biểu thị 푆푢푏퐵푦푡푒(푆^푖)

Để thuận lợi cho quá trình theo dõi và tính toán, chúng

tôi sẽ đưa ra một số ký hiệu sau:

푗

là kết quả của phép biến đổi byte 푆^푖bởi phép

푗

1. S – bản rõ tương ứng với nó là khóa K trên AES;

푆ℎ푖푓푡푅표푤푠(푗) tại vị trí thứ j trên bản rõ tạm thời. như vậy

푖

2. 푆^푖– bản rõ tạm thời lượt thứ i và 푆 – byte thứ j trên

푗

ta có:

bản rõ 푆^푖;

푇

= 푆푢푏퐵푦푡푒(푆⁹)⨁퐾¹⁰

푆ℎ푖푓푡푅표푤(푗)

푗

3. 퐾^푖– khóa AES tạm thời lượt thứ i và 퐾 ^푖– byte thứ

푗

{

}

∀푗 ∈ 0, … ,15 (2)

j trên khóa AES 퐾^푖;

Nếu chúng ta thực hiện cuộc tấn công DFA 푒 trên 1 bit

푗

thứ j của bản rõ tạm thời 푆⁹ngay trước vòng cuối của thuật

toán, chúng ta sẽ thu được bản mã lỗi F:

4. T – bản mã chính xác và 푇 – byte thứ j của bản mã

푗

chính xác T;

= 푆푢푏퐵푦푡푒(푆⁹⨁푒 )⨁퐾¹⁰

(3)

5. F – bản mã lỗi và 퐹 – byte thứ j của bản mã lỗi F.

푗

퐹

푆ℎ푖푓푡푅표푤(푗)

푗

푆ℎ푖푓푡푅표푤(푗)

Theo định nghĩa, ta có:

Và:

퐹

= 푆푢푏퐵푦푡푒(푆⁹)⨁퐾¹⁰

(

)

푇 = 푆ℎ푖푓푡푅표푤푠(푆푢푏퐵푦푡푒푠 푆 )⨁퐾

(1)

푆ℎ푖푓푡푅표푤(푖)

푖

푆ℎ푖푓푡푅표푤(푖)

SOÁ 03 (CS.01) 2020

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG

TẤN CÔ NG TIÊM LỖI TRÊN AES-128 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẤN CÔ NG LỖI VI SAI

{

} { }

푖 ∈ 0, … ,15 \ 푗

(4) IV. ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM

Từ (2) và (4) chúng ta có:

_{푆ℎ푖푓푡푅표푤(푖)}⨁퐹 = 0, 푖 ∈ 0, … ,15 \ 푗

Trong phần này, chúng tôi sẽ thực hiện các thí nghiệm

để đánh giá độ chính xác của thuật toán đối với kiểu tấn

công phân tích lỗi vi sai trên thuật toán mã hóa AES-128.

Thực nghiệm được thực hiện trên SoC Kirin 620. Sơ đồ

{

} { }

푇

(5)

( )

푆ℎ푖푓푡푅표푤 푖

Từ (2) và (3) ta được:

푇

_{( )}⨁퐹

( )

푆ℎ푖푓푡푅표푤 푗

푆푢푏퐵푦푡푒(푆⁹)⨁푆푢푏퐵푦푡푒(푆⁹⨁푒 )

(6)

푗

thực nghiệm được mô tả ở hình 3.

Từ những công thức trên, chúng ta có thể xây dựng một

thuật toán đầy đủ để truy xuất ra được khóa K của thuật

toán mã hóa AES-128.

Thuật toán 3. Tìm khóa K của thuật toán mã hóa AES-

128.

Input 푇, 푆⁹, 퐹: 푎푟푟푎푦 푐표푛푡푎푖푛푖푛푔 푣푎푙푢푒

Output 퐾: 푎푟푟푎푦 푐표푛푡푎푖푛푖푛푔 푘푒푦 퐴퐸푆 − 128

Begin

For i = 0 to 15 do

Get 퐷퐹퐴 ← 푒 ;

푗

Get 푆⁹⨁ 푒 ;

푗

푖

if 푆⁹⨁ 푒 ≠ 0 then

푗

푖

Hình 3. Sơ đồ thực nghiệm tấn công phân tích lỗi vi sai

j = i;

trên AES-128

Save 푆⁹;

푗

1) Một lệnh được gửi từ máy tính đến thiết bị bị tấn

công thông qua giao tiếp nối tiếp báo hiệu cho nó chạy

bước AddRoundKey và SubBytes đối với giá trị bản rõ đã

biết. Các bước AddRoundKey và SubBytes được chạy 10

lần cho mỗi giá trị bản rõ riêng lẻ. Điều này cho phép

oscilloscope có được kết quả trung bình, do đó giúp giảm

nhiễu nền và tăng độ chính xác cho kết quả.

2) Oscilloscope được thiết lập để ghi lại từng traces

bằng cách sử dụng hàm trung bình (Average function) sao

cho giá trị của 10 traces được tính cho mỗi bước duy nhất

của AddRoundKey và SubBytes.

3) Khi 10 dấu vết đã được ghi lại bằng oscilloscope,

máy tính sẽ truy xuất và lưu kết quả trung bình dưới nhiều

định dạng khác nhau trong ổ cứng. Quá trình 1 đến 3 được

lặp lại cho mỗi giá trị văn bản gốc từ 00 đến FF.

4) Sau khi thu thập dữ liệu giá trị trung bình của 256

traces của bản rõ, được thực hiện ở các bước

AddRoundKey và SubBytes trên thiết bị bị tấn công,

chương trình có thể phân tích, tính toán kết quả bằng

phương pháp phân tích ngoại tuyến. Các kết quả này có thể

dự đoán chính xác bằng cách sử dụng Means vi sai.

Sau đây là kết quả thu được từ thực nghiệm.

i = i ++;

Get 푆⁹;

Get 퐾¹⁰from equation (1);

Get K using applying the inverse AES key

Scheduling 퐾¹⁰;

return K;

End

Tấn công DFA hoạt động độc lập trên mỗi bit, vì vậy

nếu chúng ta thành công trong việc tạo ra chỉ một lỗi trên

một vài byte của bản rõ tạm thời 푆⁹, chúng ta sẽ giảm được

số lượng bản mã bị lỗi cần thiết để có được khóa K của

thuật toán mã hóa AES-128.

Thuật toán tấn công DFA này cũng áp dụng được trên

thuật toán mã hóa AES-192 và AES-256. Trong các trường

hợp như vậy, mức độ bảo mật của thuật toán AES-192 sẽ

giảm từ 24 byte xuống 8 byte và AES-256 sẽ giảm từ 32

byte xuống 16 byte.

Tấn công DFA này rất mạnh nhưng đòi hỏi phải gây ra

lỗi chỉ 1 bit đúng thời điểm là vòng cuối cùng của thuật

toán mã hóa AES. Do đó sẽ khó khăn trong việc thực hiện.

Hình 4. Phát hiện rò rỉ dữ liệu trên bản rõ

SOÁ 03 (CS.01) 2020

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG

Bạch Hồng Quyết, Phạm Văn Tới

Hình 4 mô tả các traces được phát hiện ở đầu vào các chúng ta cũng có thể tìm thấy rò rỉ ở bản mã như trong hình

bytes của bản rõ. Điều này chứng tỏ bản rõ đã được tải vào 5. Chỉ khác là các traces được phát hiện ở đầu ra các bytes

thanh ghi hoặc RAM của máy tính. Tương tự như vậy, của bản mã.

Hình 5. Phát hiện rò rỉ dữ liệu trên bản mã

Hình 6 mô tả các Means trace và Variance trace của chính xác vào đúng vị trí, thời điểm và thu được minimum

từng bước AddRoundKey, SubBytes, ShiftRows, các giá trị bản lỗi cần thiết để truy xuất ra khóa K.

MixColumns trong quá trình mã hóa. Từ đó có thể tấn công

Hình 6. Means trace và Variance trace của thuật toán mã hóa AES-128

Sử dụng thuật toán đã trình bày ở trên, chúng ta thu được thời gian để thực hiện. Nhược điểm của phương pháp này

khóa K ban đầu.

là cách thực hiện tấn công. Cuộc tấn công phải đúng thời

điểm và đúng vị trí, từ đó mới có thể thu được những bản

lỗi chính xác, phù hợp, làm dữ liệu để phân tích tìm khóa

Trong tương lai, chúng tôi sẽ phân tích và áp dụng đề xuất

của bài báo này để làm cơ sở để tối ưu hóa kỹ thuật tấn

công kênh kề bằng phương pháp phân tích lỗi vi sai, từ đó

có thể phát triển một chương trình truy xuất ra khóa K của

thuật toán mã hóa AES-128 và hơn nữa trên AES-192 và

AES-256.

REFERENCE

[1] J. Bl¨omer, J. G. Merchan, and V. Krummel. Provably Secure

Masking of AES. In SAC 2004, vol. 3357 of LNCS, pages

69–83. Springer, 2004.

[2] Heron S. Advanced encryption standard (AES). Netw Secur.

2009; 2009(12):8–12. DOI:10.1016/ S1353-4858(10)70006-

V. KẾT LUẬN

Trong bài báo này đã giới thiệu một phương pháp tấn công

DFA trên thuật toán mã hóa AES-128. Trong bài báo này

cũng chỉ ra phương pháp để có thể truy xuất được khóa K

của thuật toán mã hóa AES-128 bằng cách sử dụng các

thuật toán đã nêu ở trên. Vì cuộc tấn công này rất mạnh, sử

dụng ít bản lỗi để có thể lấy được khóa K nên tiêu tốn ít

[3] A. Berzati, C. Canovas, and L. Goubin. (In) security Against

Fault Injection Attacks for CRT-RSA Implementations. In L.

SOÁ 03 (CS.01) 2020

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG

TẤN CÔ NG TIÊM LỖI TRÊN AES-128 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẤN CÔ NG LỖI VI SAI

Breveglieri, S. Gueron, I. Koren, D. Naccache, and J.-P.

Seifert, editors, Fault Diagnosis and Tolerance in

Cryptography – FDTC 2008, pages 101–107. IEEE Computer

Society, 2008.

sự năm 2009. Hướng nghiên cứu hiện nay: An ninh mạng,

bảo mật phần cứng.

TS. Phạm Văn Tới

Cơ quan: Phòng thí nghiệm trọng điểm

ATTT

[4] V. Lomne, T. Roche, and A. Thillard. On the Need ´ of

Randomness in Fault Attack Countermeasures – Application

to AES. In G. Bertoni and B. Gierlichs, editors, Fault

Diagnosis and Tolerance in Cryptography – FDTC 2012,

pages 85–94. IEEE Computer Society, 2012.

[5] S. Chari, C. Jutla, J. Rao, and P. Rohatgi. A Cautionary Note

Regarding Evaluation of AES Candidates on Smart-Cards. In

AES 2, March 1999.

Email:phamvantoi141090@gmail.com

Quá trình đào tạo: Nhận bằng kỹ sư tại

trường ĐHQG Kỹ thuật Vô tuyến Ryazan, LB Nga; Nhận

bằng tiến sỹ tại trường ĐHQG Kỹ thuật Vô tuyến Ryazan,

LB Nga. Hướng nghiên cứu hiện nay: An ninh mạng, bảo

mật phần cứng.

[6] J. Goli´c and C. Tymen. Multiplicative Masking and Power

Analysis of AES. In CHES 2002, vol. 2523 of LNCS, pages

198–212. Springer, 2002.

[7] E. Oswald, S. Mangard, N. Pramstaller, and V. Rijmen. A

Side-Channel Analysis Resistant Description of the AES S-

box. In FSE 2005, vol. 3557 of LNCS, pages 413–423.

Springer, 2005.

[8] E. Oswald and K. Schramm. An Efficient Masking Scheme

for AES Software Implementations. In WISA 2005, vol. 3786

of LNCS, pages 292–305. Springer, 2006.

[9] V. Rijmen. Efficient Implementation of the Rijndael S-box,

2000. Available at

http://www.esat.kuleuwen.ac.be/∼rijmen/rijndael/sbox.pdf.

[10] D. Boneh, R. A. Demillo and R. J. Lipton, On the Importance

of Checking Cryptographic Protocols for Faults, Springer,

Lecture Notes in Computer Science vol. 1233, Advances in

Cryptology, proceedings of EUROCRYPT’97, pp. 37-51,

1997.

[11] D. Boneh, R. A. DeMillo and R. J. Lipton, On the Importance

of Eliminating Errors in Cryptographic Computations,

Springer, Journal of Cryptology 14(2), pp. 101-120, 2001.

[12] M. Joye, A. K. Lenstra and J.-J. Quisquater, Chinese

Remaindering Based Cryptosystems in the Presence of

Faults, Springer, Journal of Cryptology 12(4), pp. 241-246,

1999.

THE FAULT INJECTION ATTACK ON THE AES-

128 BY THE METHOD OF DIFERENCE FAULT

ATTACK

Abstract: Andvanced Encryption Standard is the

popular data standardization, used globally and the US

government uses to secure extreme data. However, the

algorithm of AES currently provides holes for hackers to

attack and exploit with different methods. This article will

introduce the DFA based on the encryption algorithm AES-

128. Its purpose is to analyze the method of injecting errors

in the device encryption process in order to build the K

extraction algorithm and disable device's security system.

Keywords— AES encryption algorithm, Side-channel

attack, Fault injection attack, Differential analysis.

ThS. Bạch Hồng Quyết

Cơ quan: Phòng thí nghiệm trọng điểm

ATTT

Email: [email protected]

Quá trình đào tạo: Nhận bằng kỹ sư tại

trường Học viện Kỹ thuật Quân sự năm

2001; nhận bằng thạc sỹ tại trường Học viện Kỹ thuật Quân

SOÁ 03 (CS.01) 2020

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN VAØ TRUYEÀN THOÂNG

6 trang yennguyen 22000 Free

Download

Bạn đang xem tài liệu "Tấn công tiêm lỗi trên AES-128 bằng phương pháp tấn công lỗi vi sai", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

tan_cong_tiem_loi_tren_aes_128_bang_phuong_phap_tan_cong_loi.pdf