論文の概要: A Hardware-Friendly Shuffling Countermeasure Against Side-Channel Attacks for Kyber

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.02452v4
• Date: Sat, 01 Mar 2025 15:03:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-04 13:03:24.165655
• Title: A Hardware-Friendly Shuffling Countermeasure Against Side-Channel Attacks for Kyber
• Title（参考訳）: キーバーのサイドチャネル攻撃に対するハードウェアフレンドリーなシャッフル対策
• Authors: Dejun Xu, Kai Wang, Jing Tian,
• Abstract要約: CRYSTALS-Kyberは、大規模な量子コンピュータによる攻撃に耐えるために、NISTによる唯一の鍵カプセル化機構(KEM)スキームとして標準化されている。 本稿では,新しいコンパクトシャッフルアーキテクチャを取り入れた,キーバーのセキュアで効率的なハードウェア実装を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.413722095749492
• License:
• Abstract: CRYSTALS-Kyber has been standardized as the only key-encapsulation mechanism (KEM) scheme by NIST to withstand attacks by large-scale quantum computers. However, the side-channel attacks (SCAs) on its implementation are still needed to be well considered for the upcoming migration. In this brief, we propose a secure and efficient hardware implementation for Kyber by incorporating a novel compact shuffling architecture. First of all, we modify the Fisher-Yates shuffle to make it more hardware-friendly. We then design an optimized shuffling architecture for the well-known open-source Kyber hardware implementation to enhance the security of all known and potential side-channel leakage points. Finally, we implement the modified Kyber design on FPGA and evaluate its security and performance. The security is verified by conducting correlation power analysis (CPA) and test vector leakage assessment (TVLA) on the hardware. Meanwhile, FPGA place-and-route results show that the proposed design reports only 8.7% degradation on the hardware efficiency compared with the original unprotected version, much better than existing hardware hiding schemes.
• Abstract（参考訳）: CRYSTALS-Kyberは、大規模な量子コンピュータによる攻撃に耐えるために、NISTによる唯一の鍵カプセル化機構(KEM)スキームとして標準化されている。 しかし、その実装上のサイドチャネルアタック(SCA)は、今後の移行に向けて十分に考慮する必要がある。 本稿では,新しいコンパクトシャッフルアーキテクチャを取り入れた,キーバーのセキュアで効率的なハードウェア実装を提案する。 まず、Fisher-Yatesシャッフルを改造して、よりハードウェアフレンドリーにします。 次に、よく知られたオープンソースKyberハードウェア実装向けに最適化されたシャッフルアーキテクチャを設計し、すべての既知のおよび潜在的なサイドチャネルリークポイントのセキュリティを強化する。 最後に,FPGAに改良Kyber設計を実装し,そのセキュリティと性能を評価する。 ハードウェア上で相関電力解析(CPA)およびテストベクトルリーク評価(TVLA)を実施してセキュリティを検証する。 一方、FPGAのプレース・アンド・ルートの結果は、既存のハードウェアの隠蔽方式に比べて、ハードウェア効率が8.7%低下したことを報告している。

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