Post-quantum cryptographic (PQC) algorithms, especially those based on the learning with errors (LWE) problem, have been subjected to several physical attacks in the recent past. Although the attacks broadly belong to two classes - passive side-channel attacks and active fault attacks, the attack strategies vary significantly due to the inherent complexities of such algorithms. Exploring further attack surfaces is, therefore, an important step for eventually securing the deployment of these algorithms. Also, it is important to test the robustness of the already proposed countermeasures in this regard. In this work, we propose a new fault attack on side-channel secure masked implementation of LWE-based key-encapsulation mechanisms (KEMs) exploiting fault propagation. The attack typically originates due to an algorithmic modification widely used to enable masking, namely the Arithmetic-to-Boolean (A2B) conversion. We exploit the data dependency of the adder carry chain in A2B and extract sensitive information, albeit masking (of arbitrary order) being present. As a practical demonstration of the exploitability of this information leakage, we show key recovery attacks of Kyber, although the leakage also exists for other schemes like Saber. The attack on Kyber targets the decapsulation module and utilizes Belief Propagation (BP) for key recovery. To the best of our knowledge, it is the first attack exploiting an algorithmic component introduced to ease masking rather than only exploiting the randomness introduced by masking to obtain desired faults (as done by Delvaux). Finally, we performed both simulated and electromagnetic (EM) fault-based practical validation of the attack for an open-source first-order secure Kyber implementation running on an STM32 platform.


翻译:后量子密码算法,尤其是基于带错误学习(LWE)问题的算法,近期已遭受多种物理攻击。尽管这些攻击大致可分为两类——被动侧信道攻击与主动故障攻击,但由于此类算法固有的复杂性,攻击策略呈现显著差异。因此,探索更多攻击面对于最终确保这些算法的安全部署至关重要。同时,检验已有防护对策的鲁棒性同样具有重要意义。本文针对基于LWE的密钥封装机制(KEM)的侧信道安全掩码实现,提出了一种利用故障传播的新型故障攻击。该攻击的根源在于一种广泛用于启用掩码功能的算法修改,即算术到布尔(A2B)转换。我们利用了A2B中加法器进位链的数据依赖性,在存在(任意阶)掩码的情况下提取敏感信息。为证明该信息泄露的可利用性,我们展示了针对Kyber的密钥恢复攻击,尽管类似泄露也存在于Saber等其他方案中。针对Kyber的攻击聚焦于解封装模块,并利用置信传播(BP)进行密钥恢复。据我们所知,这是首次利用为简化掩码而引入的算法组件(而非仅如Delvaux所做的那样仅利用掩码引入的随机性来获取预期故障)发起的攻击。最后,我们对运行在STM32平台上的开源一阶安全Kyber实现,分别进行了仿真与电磁(EM)故障注入的实际验证。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月7日
Arxiv
17+阅读 · 2018年4月2日
VIP会员
最新内容
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月23日
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月23日
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
18+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员