論文の概要: Power-consumption Backdoor in Quantum Key Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.11767v1
• Date: Fri, 14 Mar 2025 18:01:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 14:56:57.530915
• Title: Power-consumption Backdoor in Quantum Key Distribution
• Title（参考訳）: 量子鍵分布における消費電力バックドア
• Authors: Beatriz Lopes da Costa, Matías R. Bolaños, Ricardo Chaves, Claudio Narduzzi, Marco Avesani, Davide Giacomo Marangon, Andrea Stanco, Giuseppe Vallone, Paolo Villoresi, Yasser Omar,
• Abstract要約: 本稿では、QKD送信機の電気光学成分を制御する電子ドライバの消費電力を利用して、QKDシステムに対する電力側チャネル解析を提案し、実装する。 我々の結果は一貫性があり、重要な情報漏洩を示し、送信されたキュービットを100MHzの繰り返し周波数で予測する際の最大精度は73.35%に達した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Over the last decades, Quantum Key Distribution (QKD) has risen as a promising solution for secure communications. However, like all cryptographic protocols, QKD implementations can open security vulnerabilities. Until now, the study of physical vulnerabilities in QKD setups has primarily focused on the optical channel. In classical cryptoanalysis, power and electromagnetic side-channel analysis are powerful techniques used to access unwanted information about the encryption key in symmetric-key algorithms. In QKD they have rarely been used, since they require an eavesdropper to have access to Alice or Bob's setups. However, security proofs of QKD protocols generally assume that these setups are secure, making it crucial to understand the necessary security measures to ensure this protection. In this work, we propose and implement a power side-channel analysis to a QKD system, by exploiting the power consumption of the electronic driver controlling the electro-optical components of the QKD transmitter. QKD modules typically require very precise electronic drivers, such as Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). Here, we show that the FPGA's power consumption can leak information about the QKD operation, and consequently the transmitted key. The analysis was performed on the QKD transmitter at the University of Padua. Our results are consistent and show critical information leakage, having reached a maximum accuracy of 73.35% in predicting transmitted qubits at a 100 MHz repetition frequency.
• Abstract（参考訳）: 過去数十年間、量子鍵配信(QKD)はセキュアな通信のための有望なソリューションとして上昇してきた。 しかし、他の暗号プロトコルと同様に、QKDの実装はセキュリティ上の脆弱性を開くことができる。 これまでQKDセットアップにおける物理的脆弱性の研究は主に光チャネルに焦点を当ててきた。 古典的暗号解析において、パワーと電磁側チャネル解析は、対称鍵アルゴリズムにおいて暗号鍵に関する望ましくない情報にアクセスするために使用される強力な技術である。 QKDでは、AliceやBobのセットアップにアクセスするために盗聴器を必要とするため、ほとんど使われていない。 しかしながら、QKDプロトコルのセキュリティ証明は一般的にこれらの設定が安全であると仮定し、この保護を確保するために必要なセキュリティ対策を理解することが重要である。 本研究では、QKD送信機の電気光学成分を制御する電子ドライバの消費電力を利用して、電力側チャネル解析をQKDシステムに提案、実装する。 QKDモジュールは通常、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)のような非常に正確な電子ドライバを必要とする。 ここでは,FPGAの電力消費がQKD操作に関する情報を漏洩させ,その結果,送信鍵が漏洩することを示す。 解析はパドヴァ大学のQKD送信機で行った。 我々の結果は一貫性があり、重要な情報漏洩を示し、送信されたキュービットを100MHzの繰り返し周波数で予測する際の最大精度は73.35%に達した。

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