Hardwarové útoky postranním kanálem v bezpečnostně kritických zařízeních

Date issued

2024

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Západočeská univerzita v Plzni

Abstract

V oblasti zabezpečení programového vybavení došlo v posledních letech k významnému pokroku v jeho zabezpečení užitím robustních kryptografických protokolů a metod bezpečného kódování, které se stávají stále rozšířenějšími. Díky zdokonalení jejich struktury je přímé zneužití softwarových produktů stále obtížnější. Případní útočníci obracejí svoji pozornost na hardwarové útoky, jimiž obcházejí softwarové bezpečnostní mechanismy. Předložená práce proto zkoumá podstatu hardwarových útoků na bezpečnostně kritické mikrokontroléry a realizuje metody a techniky pro odhalování a následné odstraňování či zmírňování možných zranitelností. První oblastí práce je zkoumání a ověřování útoků postranními kanály a návrh možností pro odhalování a potlačování úniků postranními kanály v kryptografických algoritmech. Útoky postranními kanály využívají neúmyslné úniky informací prostřednictvím fyzických parametrů realizace kanálů, jakými jsou např. nadměrná spotřeba energie, elektromagnetické emise nebo časové odchylky, příp. časová zpoždění. Byla proto navržena metoda automatického vyhledávání odolného booleovského maskování postranních kanálů na bázi modulárního sčítání jako jedna z možných alternativ použití kryptografického primitiva. Účinnost navržené metody je pak ověřována a vyhodnocována provedením rozsáhlých experimentů a aplikací benchmarků na konkrétním hardwaru. Další oblastí práce je vývoj nové techniky pro automatizaci vyhledávání chybových stavů zabezpečených mikrokontrolérů používaných v automobilovém průmyslu. Takové mikrokontroléry se instalují pro zabezpečení vozidla a jsou v současné době orientovány především na činnosti jakými jsou krádeže vozidel, neoprávněné úpravy vozidel apod. Využitím genetického algoritmu evoluce jsou odhadovány parametry potřebné pro identifikaci poškození či poruchy mikrokontroléru prostřednictvím rychlého vyhodnocení parametrů útoku na mikrokontrolér. Na základě testování aplikací vyvinutých metod a technik pro zmírnění nebo potlačení útoků postranními kanály, detekování vzniklých chyb a odstraňování dalších zranitelností hardwaru byla finálně navržena a v práci prezentována obecná metoda, jejíž výsledky přispějí ke zvýšení hardwarové bezpečnosti v bezpečnostně kritických prostředích.

Description

Subject(s)

side-channel attacks, fault injection, evolutionary algorithm, boolean masking, threshold implementation, ecu, automotive

Citation

OPEN License Selector