암호 회로로부터 방출된 전자파 평가를 통한 오류 주입 위치 탐색 = Finding Fault Injection Location via Evaluation of Electromagnetic Emission from Cryptographic ICs

국문 초록 (Abstract)

전자파 오류 주입은 의도한 오류를 유발하기 위해 타이밍, 세기, 위치 등의 파라미터를 찾아야 한다. 기존에는 반복적인 전자파 오류 주입 실험을 통해 의도한 오류가 발생하는 파라미터를 찾아왔다. 하지만 이것은 상당한 시간을 요구하며실험 중 발생하는 영구적 결함에 대비한 다수의 대상 기기가 필요하다. 본 논문은 대상 알고리즘이 동작할 때 방출되는전자파로부터 취약한 회로의 위치를 파악하고, 전자파 오류 주입에 대한 관계성을 분석한다. 제안하는 기법은 세 종류의공격자 가정에서 적용 가능한 기법이며, 각각은 암호에 의존한 전자파 강도 차분 분석, 전력과 전자파의 상관성 분석, 전자파와 암호 중간값의 상관성 분석이다. 검증 결과 제안한 모든 기법은 일관되게 칩의 특정 영역을 주요 위치로 식별하였다. 실제 전자파 오류 주입의 타이밍, 세기의 파라미터를 변경한 다수의 실험 결과도 동일한 영역이 취약함을 보여제안한 기법의 타당성을 증명했다. 본 논문에서 제안하는 기법은 XMEGA128D4 대상 실험을 통해 칩의 최소 75 %의영역을 전자파 오류 주입 위치 탐색에서 제거할 수 있음을 실험을 통해 증명하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

EM(Electromagnetic) fault injection requires finding parameters such as timing, intensity, and location to cause the intended fault.
Previously, iterative EM fault-injection experiments were conducted to determine the parameters that cause the intended error. However, this is time consuming and requires the replacement of several target devices owing to permanent faults during the experiment. This study identifies the location of vulnerable circuits from the EM emitted when the target algorithm is operating and analyzes their relationship with the EM fault injection. The proposed methods apply to three different attacker assumptions: differential analysis of the EM intensity, correlation analysis of the power and EM, and correlation analysis of the EM and the intermediate value of the cipher.
In our validation, all the proposed methods consistently identified a specific region of the chip as the key location. The results of several experiments in which the timing and intensity parameters of the actual EM fault injection are changed also indicate the vulnerability of the same region, proving the validity of the proposed method. The methods proposed in this study are experimentally proven to exclude at least 75% of the chip area from the EM fault injection location searches through experiments conducted on XMEGA128D4.