• 정보보호학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.1079-1087
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• 2018

타원 곡선 암호 시스템의 주요 연산이 스칼라 곱셈 알고리즘은 부채널 분석에 취약함이 보고되어 왔다. 특히 알고리즘이 수행되는 동안 소비되는 전력 패턴 및 방출되는 전자파 패턴을 활용하는 부채널 분석에 취약하다. 이에 다양한 대응 기법이 연구되어 왔으나 데이터 종속 분기 유형, 중간 값에 따른 통계 특성 또는 데이터 간의 상호 관계 기반 공격에 대한 대응 기법 등 주 연산에 대한 대응 기법만 연구되어 왔을 뿐 비밀 키 비트 확인 단계에 대한 대응 기법은 연구되지 않았다. 이에 본 논문에서는 하드웨어로 구현된 이진 스칼라 곱셈 알고리즘에 대한 단일 파형 비밀 키 비트 종속 공격을 수행하여 전력 및 전자 파형을 이용하여 100% 성공률로 비밀 스칼라 비트를 찾을 수 있음을 보인다. 실험은 차분 전력 분석 대응 기법이 적용된 $Montgomery-L{\acute{o}}pez-Dahab$ ladder 스칼라 곱셈 알고리즘[13]을 대상으로 한다. 정교한 사전 전처리가 필요하지 않고 단일 파형만으로도 공격이 가능한 강력한 공격으로 기존 대응 기법을 무력화 시킬 수 있다. 따라서 이에 대한 대응 기법을 제시하고 이를 적용해야 함을 시사한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.39-47
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• 2008

지금까지 제안된 많은 부채널 공격법(Side Channel Attack, SCA) 중 수집신호의 통계적 특성을 기반으로 하는 차분전력분석(Differential Power Analysis, DPA) 방법은 키를 해독하는 데 아주 효과적인 방법으로 알려져 있다. 그러나, 이 방법은 수집신호의 시간적인 동기 및 잡음에 따라 공격 성능에 상당한 영향을 받는다. 따라서 본 논문에서는 DPA에서 잡음에 의한 영향을 효과적으로 극복하는 새로운 방법을 제안하다. 제안된 방법의 성능은 DES 연산중인 마이크로 컨트롤러 칩의 전력소비 신호를 이용해서 기존 방식의 DPA와 시간 및 주파수 영역에서 비교한다. 실험을 통해 제안된 전처리 시스템의 성능 평가는 키 해독에 필요한 필요 평문의 수를 기준으로 계산할 경우, 기존의 방식과 비교하여 시간 영역에서 33%, 주파수 영역에서 50%의 성능이 개선되는 등 아주 우수한 결과를 보여주고 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.1103-1116
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• 2014

부채널을 이용한 충돌 쌍 공격은 부채널 신호를 통해 동일한 비밀 중간 값을 확인하고, 이를 이용하여 암호 알고리즘의 비밀정보를 복원한다. CHES 2011에서 Clavier 등은 Blacklist를 활용하여 기존보다 적은 수의 평문으로 충돌 쌍 공격을 수행하였다. 하지만 Blacklist를 활용한 구체적인 방법 또는 수행 알고리즘에 대한 언급이 없고 단지 사용된 평문의 수치만 소개하였다. 따라서 본 논문에서는 효율적인 충돌 쌍 공격을 위한 구체적인 방법을 소개한다. 우선 Blacklist를 활용할 수 있도록 기본적인 개념 및 용어, 표기법을 정의했으며, 이를 바탕으로 여러 가지 기법들을 제안했다. 또한 설계 시 공격 성능에 가장 큰 영향을 주는 사항에 대해 중점적으로 기술하였고, 분석을 통해 좀 더 효율적인 알고리즘을 설계함으로써 성능 향상을 꾀하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제27권6A호
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• pp.540-548
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• 2002

최근에 시간측정, 전력소모측정, 전자기파 방사측정 및 하드웨어적 강제에러주입 등의 부가정보를 사용한 공격 기법들이 연구되어지고 있다. 또한 부채널 정보를 줄이거나 측면공격으로부터 방어하는 기술들이 연구되고 있다. 본 논문에서는 차분전력분석 기법으로 DES 암호 알고리즘 공격에 대하여 실험·분석하였다. 그리고 DES 형태의 DPA 공격에 강한 소프트웨어 구현시의 방어대책을 제안하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.101-103
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• 2022

타원곡선 암호 (elliptic curve cryptography; ECC)는 효율적인 하드웨어 구현이 가능하면서 높은 보안 강도를 가져 오늘날 IoT 기기나 V2X 통신의 공개키 보안 하드웨어 구현에 폭넓게 사용되고 있다. 그러나 ECC 기반의 공개키 보안 시스템은 부채널 공격 (side channel attacks; SCA)에 대한 일부 보안 취약점을 갖는 것으로 알려지고 있어 ECC 프로세서 설계 시 보안공격에 대한 대응 방법의 적용이 필요하다. 본 논문에서는 부채널 공격 유형과 ECC 프로세서 설계에 적용할 수 있는 부채널 공격 대응 방안에 대해 알아본다.

• ETRI Journal
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• 제29권5호
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• pp.619-632
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• 2007

Side channel attacks are a very serious menace to embedded devices with cryptographic applications. To counteract such attacks many randomization techniques have been proposed. One efficient technique in elliptic curve cryptosystems randomizes addition chains with binary signed digit (BSD) representations of the secret key. However, when such countermeasures have been used alone, most of them have been broken by various simple power analysis attacks. In this paper, we consider combinations which can enhance the security of countermeasures using BSD representations by adding additional countermeasures. First, we propose several ways the improved countermeasures based on BSD representations can be attacked. In an actual statistical power analysis attack, the number of samples plays an important role. Therefore, we estimate the number of samples needed in the proposed attack.

• 정보보호학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.15-23
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• 2017

템플릿 공격은 공격 대상 장비와 동일한 테스트 장비를 보유한 경우에 수행할 수 있는 강력한 부채널 분석 방법이다. 템플릿 공격은 테스트 장비를 이용하여 비밀정보에 대한 템플릿을 구성하는 프로파일링 단계와 공격 대상 장비에서 수집한 전력 파형을 템플릿과 비교하여 비밀정보를 찾는 매칭 단계로 구성된다. 템플릿 공격의 성능을 향상시키는 방법 중 하나는 가우시안 분포에 대한 템플릿의 추정을 향상시키는 것이다. 그러나 프로파일링 단계에서 각 중간값에 대한 템플릿을 계산할 때 사용되는 전력 파형의 수가 제한된다면 템플릿 계산이 부정확해진다. 본 논문에서는 프로파일링 단계에서 템플릿을 계산하기 위해 사용하는 파형의 수가 제한될 때 노이즈 파형으로 간주되는 전력 파형을 제거하는 방법론을 제시한다. 제시한 방법론에 따라 노이즈로 간주되는 전력 파형을 제외하여 템플릿을 구성할 경우에 템플릿 추정의 정확도가 향상되어 템플릿 공격의 성능이 향상된다. 또한 본 논문에서는 실험을 통해 템플릿 공격의 성능이 향상됨을 보임으로써 제시한 방법론이 타당함을 증명한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.227-242
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• 2022

안드로이드 OS의 패턴 스크린 잠금 기능은 가장 일반적으로 사용되는 사용자 인증 기법이다. 현재 사용되는 패턴 스크린 잠금 기법은 패턴의 종류에 따라 약 39만개의 조합이 가능하며, 잘못된 입력 시 입력 지연 등의 기법이 적용되어 무작위 대입 공격으로는 쉽게 공격하기 어렵다. 이 논문에서는 ARM 기반의 멀티코어 시스템에서 사용하는 하드웨어의 구성 요소 중 캐시 일관성 인터페이스가 패턴의 종류를 파악할 수 있는 부채널이 될 수 있음을 보인다. 이러한 하드웨어 부채널을 이용하여 스크린 잠금 패턴의 꺾임 횟수와 전체 길이를 유추할 수 있으며, 이를 통해 공격의 효율성이 매우 높아질 수 있음을 제시한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.14-21
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• 2020

두 통신자간 정보를 전송함에 있어 기밀성 서비스를 제공하기 위해서는 하나의 대칭 비밀키를 이용하는 블록데이터 암호화를 수행한다. 데이터 암호 시스템에 대한 전력 분석 공격은 데이터 암호를 위한 디바이스가 구동할 때 발생하는 소비 전력을 측정하여 해당 디바이스에 내장된 비밀키를 찾아내는 부채널 공격 방법 중 하나이다. 본 논문에서는 딥 러닝 기법인 CNN (Convolutional Neural Network) 알고리즘에 기반한 전력 분석 공격을 시도하여 비밀 정보를 복구하는 방법을 제안하였다. 특히, CNN 알고리즘이 이미지 분석에 적합한 기법인 점을 고려하여 1차원의 전력 분석파형을 2차원 데이터로 이미지화하여 처리하는 RP(Recurrence Plots) 신호 처리 기법을 적용하였다. 제안한 CNN 공격 모델을 XMEGA128 실험 보드에 블록 암호인 AES-128 암호 알고리즘을 구현하여 공격을 수행한 결과, 측정한 전력소비 파형을 전처리 과정없이 그대로 학습시킨 결과는 약 22.23%의 정확도로 비밀키를 복구해 냈지만, 전력 파형에 RP기법을 적용했을 경우에는 약 97.93%의 정확도로 키를 찾아낼 수 있었음을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.807-816
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• 2022

SITM (See-In-The-Middle)은 부채널 정보를 차분 분석에 활용하는 분석 기법이다. 이 공격은 블록암호 구현시 마스킹 되지 않은 중간 라운드의 전력 파형을 수집하여 공격자의 차분 패턴을 만족하는 평문 쌍을 선별하고 이를 차분 분석에 활용하여 키를 복구한다. NIST 경량 암호 표준화 공모사업의 최종 후보 중 하나인 Romulus는 Tweakable 블록암호 Skinny-128-384+를 기반으로 한다. 본 논문에서는 SITM 공격을 14-라운드 부분 마스킹 구현된 Skinny-128-384에 적용하였다. 이 공격은 기 제안된 결과보다 depth를 한 라운드 증가한 것뿐만 아니라 시간/데이터 복잡도를 2^14.93/2^14.93으로 줄였다. Depth는 전력 파형을 수집하는 블록암호의 라운드 위치를 뜻하며, 이 공격에 대응하기 위해 부분 마스킹 기법 적용 시 필요한 적절한 마스킹 라운드 수를 측정할 수 있다. 더 나아가 공격을 Romulus의 Nonce 기반 AE 모드 Romulus-N으로 확장하였으며, Tweakey의 구조적 특징을 이용하면 Skinny-128-384보다 적은 복잡도로 공격할 수 있음을 보인다.