論文の概要: RandOhm: Mitigating Impedance Side-channel Attacks using Randomized Circuit Configurations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.08925v3
- Date: Fri, 30 Aug 2024 17:30:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-02 20:31:28.494354
- Title: RandOhm: Mitigating Impedance Side-channel Attacks using Randomized Circuit Configurations
- Title（参考訳）: RandOhm:ランダム化回路構成を用いたインピーダンスサイドチャネル攻撃の軽減
- Authors: Saleh Khalaj Monfared, Domenic Forte, Shahin Tajik,
- Abstract要約: 我々は、メインストリームFPGAの部分再構成(PR)機能に基づいて移動目標防御(MTD)戦略を利用するRandOhmを紹介する。
PDNインピーダンスによる情報漏洩は、回路の秘密に敏感な部分の実行時再構成によって大幅に低減できることを示す。
既存のPRベースの対策とは対照的に、RandOhmはオープンソースのビットストリーム操作ツールをデプロイし、ランダム化を高速化し、リアルタイム保護を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.388730198692013
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Physical side-channel attacks can compromise the security of integrated circuits. Most physical side-channel attacks (e.g., power or electromagnetic) exploit the dynamic behavior of a chip, typically manifesting as changes in current consumption or voltage fluctuations where algorithmic countermeasures, such as masking, can effectively mitigate them. However, as demonstrated recently, these mitigation techniques are not entirely effective against backscattered side-channel attacks such as impedance analysis. In the case of an impedance attack, an adversary exploits the data-dependent impedance variations of the chip power delivery network (PDN) to extract secret information. In this work, we introduce RandOhm, which exploits a moving target defense (MTD) strategy based on the partial reconfiguration (PR) feature of mainstream FPGAs and programmable SoCs to defend against impedance side-channel attacks. We demonstrate that the information leakage through the PDN impedance could be significantly reduced via runtime reconfiguration of the secret-sensitive parts of the circuitry. Hence, by constantly randomizing the placement and routing of the circuit, one can decorrelate the data-dependent computation from the impedance value. Moreover, in contrast to existing PR-based countermeasures, RandOhm deploys open-source bitstream manipulation tools on programmable SoCs to speed up the randomization and provide real-time protection. To validate our claims, we apply RandOhm to AES ciphers realized on 28-nm FPGAs. We analyze the resiliency of our approach by performing non-profiled and profiled impedance analysis attacks and investigate the overhead of our mitigation in terms of delay and performance.
- Abstract（参考訳）: 物理的サイドチャネル攻撃は集積回路のセキュリティを損なう可能性がある。
ほとんどの物理的サイドチャネル攻撃(例えば、電力や電磁)は、通常、現在の消費の変化や、マスキングのようなアルゴリズムによる対策がそれらを効果的に軽減できる電圧変動として、チップの動的挙動を利用する。
しかし、最近示されたように、これらの緩和技術はインピーダンス解析のような後方散乱したサイドチャネル攻撃に対して完全には効果がない。
インピーダンス攻撃の場合、敵はチップ電源ネットワーク(PDN)のデータ依存インピーダンス変動を利用して秘密情報を抽出する。
本研究では、メインストリームFPGAの部分再構成(PR)機能に基づいて移動目標防御(MTD)戦略を利用するRandOhmを導入する。
PDNインピーダンスによる情報漏洩は、回路の秘密に敏感な部分の実行時再構成によって大幅に低減できることを示す。
これにより、回路の配置とルーティングを常にランダムにすることで、インピーダンス値からデータ依存の計算を非相関化することができる。
さらに、既存のPRベースの対策とは対照的に、RandOhmはプログラマブルSoCにオープンソースのビットストリーム操作ツールをデプロイし、ランダム化を高速化し、リアルタイム保護を提供する。
本研究では,28nmFPGA上で実現されたAES暗号に対してRandOhmを適用した。
我々は,非目立たずかつプロファイル化されたインピーダンス解析攻撃を行うことで,我々のアプローチのレジリエンスを分析し,遅延や性能の観点から緩和のオーバーヘッドを調査する。
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