• 정보보호학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.15-25
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• 2011

차분 오류 공격(DFA)은 블록 암호의 안전성 분석에 널리 사용되는 부채널 공격 기법으로서, 대표적인 블록 암호인 DES, AES, ARIA, SEED 등에 적용되었다. 2008년 Wei 등은 ARIA-128에 대한 첫번째 DFA를 제안하였다. 이 공격은 평균 45개의 바이트 오류를 이용하여 128-비트 비밀키를 복구하였다. 본 논문에서는 Wei 등의 공격을 개선한 ARIA-128에 대한 DFA를 제안했다. 본 논문에서 제안하는 공격은 4개의 오류만을 이용하여 O($2^{32}$)의 계산 복잡도로 ARIA-128의 비밀키를 복구할 수 있다.

• 정보보호학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.1013-1022
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• 2014

상관관계 전력 분석(Correlation Power Analysis, CPA)은 암호장비에서 알고리즘이 수행될 때 누설되는 전력 소비 신호와 알고리즘의 중간 계산 값의 상관도를 이용하여 비밀키를 추출하는 부채널 공격 방법이다. CPA는 누설된 전력 소비의 시간적인 동기 또는 잡음에 의해 공격 성능이 영향을 받는다. 최근 전력 분석의 성능 향상을 위해 다양한 신호 처리 기술이 연구되어지고 있으며, 그 중 주성분 분석 기반의 신호 압축 기술이 제안되었다. 주성분 분석 기반의 신호 압축은 주성분 선택 방법에 따라 분석 성능에 영향을 주기 때문에 주성분 선택은 중요한 문제이다. 본 논문에서는 CPA의 성능 향상을 위해 전력 소비와의 상관도가 높은 주성분을 선택하는 주성분 선택 기법을 제안한다. 또한 각 주성분이 갖는 특징이 다르다는 점을 이용한 주성분 기반 CPA 분석 기법을 제안하고, 기존 방법과 제안하는 방법의 실험적인 분석을 통해 공격 성능이 향상됨을 보인다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.607-615
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• 2022

SITM (See-In-The-Middle) 공격은 부채널 정보를 활용한 차분 분석 기법 중 하나로, CHES 2020에서 제안되었다. 이 기법은 부분적으로 부채널 마스킹이 적용된 블록암호에서 부채널 마스킹이 적용되지 않은 중간 라운드의 전력 파형을 이용해 차분 분석을 진행한다. 블록암호 GIFT는 CHES 2017에 제안된 경량암호로, 블록암호 PRESENT에서 발견된 취약점을 보완하고 더욱 효율적인 구현이 가능하도록 설계되었다. 본 논문에서는 부분 마스킹이 적용된 GIFT-128에 대한 SITM 공격을 제안한다. 이 공격은 4-라운드와 6-라운드 부분 마스킹이 적용된 GIFT-128을 공격대상으로 하며, 공격에 필요한 시간/데이터 복잡도는 각각 2^14.01 /2^14.01, 2¹⁶ /2¹⁶ 이다. 본 논문에서는 SITM 공격에서 사용 가능한 마스터키 복구 논리를 비교하여, 상황에 따라 더욱 효율적인 논리를 선택하는 기준을 성립한다. 마지막으로, NIST 표준 경량암호 공모사업 최종 후보 중 하나인 GIFT-COFB에 해당 공격을 적용하는 방안을 제시한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권5호
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• pp.855-867
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• 2022

IoT 장비의 발달로 딥러닝 가속기의 필요성이 증대됨에 따라 이에 탑재되는 딥러닝 가속기의 구현 및 안전성 검증에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 논문에서는 Usenix 2019에 발표된 딥러닝 네트워크 복원 논문의 한계점을 극복한 내부 비밀정보 신규 부채널 분석 방법론에 대해 제안한다. 기존 연구에서 네트워크 내부 가중치의 범위를 제한하며 32비트 가중치의 16비트만 복원한 단점이 있다, 제안하는 신규 가중치 복원 방법으로 상관전력분석을 이용하여 IEEE754 32비트 단정밀도 가중치를 99% 정확도로 복원할 수 있음을 보인다. 또한 특정 입력값에 대해서만 활성함수 복원이 가능한 기존 연구의 제약을 극복하고, 딥러닝을 이용한 신규 활성함수 복원 방법으로 입력값에 대한 조건 없이 99% 정확도로 활성함수를 복원한다. 이를 통해 기존 연구가 가지는 한계점들을 극복했을 뿐만 아니라 제안하는 신규 방법론이 효과적이라는 것을 입증한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.27-33
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• 2011

FDTC'05와 CISC-W'10에서는 오류 주입을 통하여 타깃 알고리즘의 라운드 수를 감소시킴으로써 AES와 Triple-DES의 비밀키를 각각 찾을 수 있음을 보였다. 본 논문에서는 이 공격 아이디어를 HMAC에 적용하여 비밀키를 복구할 수 있음을 보인다. 본 논문에서 제안하는 공격은 MD 계열의 해쉬 함수가 사용된 HMAC에 적용 가능하며, 매우 적은 계산 복잡도로 비밀키를 복구할 수 있다. 특히, HMAC-SHA-2에 대한 공격 결과는 HMAC-SHA-2에 대한 첫 번째 키 복구 공격 결과이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제30권4호
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• pp.527-536
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• 2020

정보보호용 디바이스의 부채널 정보인 소비 전력 파형을 이용하면 내장된 비밀 키 뿐만 아니라 동작 명령어를 복구할 수 있음이 밝혀졌다. 최근에는 MLP 등과 같은 딥러닝 모델을 이용한 프로파일링 기반의 부채널 공격들이 연구되고 있다. 본 논문에서는 마이크로 컨트롤러 AVR XMEGA128-D4가 사용하는 명령어에 대한 역어셈블러를 구현하였다. 명령어에 대한 템플릿 파형을 수집하고 전처리하는 과정을 자동화하였으며 CNN 딥러닝 모델을 사용하여 명령-코드를 분류하였다. 실험 결과, 전체 명령어는 약 87.5%의 정확도로, 사용 빈도가 높은 주요 명령어는 99.6%의 정확도로 분류될 수 있음을 확인하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제12권12호
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• pp.6098-6122
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• 2018

Cache-based side-channel attacks have achieved more attention along with the development of cloud computing technologies. However, current host-based mitigation methods either provide bad compatibility with current cloud infrastructure, or turn out too application-specific. Besides, they are defending blindly without any knowledge of on-going attacks. In this work, we present CacheSCDefender, a framework that provides a (Virtual Machine Monitor) VMM-based comprehensive defense framework against all levels of cache attacks. In designing CacheSCDefender, we make three key contributions: (1) an attack-aware framework combining our novel dynamic remapping and traditional cache cleansing, which provides a comprehensive defense against all three cases of cache attacks that we identify in this paper; (2) a new defense method called dynamic remapping which is a developed version of random permutation and is able to deal with two cases of cache attacks; (3) formalization and quantification of security improvement and performance overhead of our defense, which can be applicable to other defense methods. We show that CacheSCDefender is practical for deployment in normal virtualized environment, while providing favorable security guarantee for virtual machines.

• 정보보호학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.55-63
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• 2007

본 논문에서는 하드웨어 기반 블록 암호알고리즘에 대한 부채널분석 공격 취약성을 살펴보았다. 분석을 위해 ARIA 알고리즘을 FPGA에 구현하였으며 다양한 분석을 위해 두 가지 형태의 S-box로 나누어 구현하였다. 각각의 구현형태에 대해 DPA 공격, 근거리 DEMA 공격 및 원거리 DEMA 공격을 실험하였다. 기존에 발표된 소프트웨어 기반 스마트카드에 대한 DPA 공격결과와 비교했을 때 하드웨어(FPGA) 기반 암호알고리즘이 병렬처리 및 기타 이유로 인해 좀 더 많은 수의 수집신호가 필요하였지만 S-box의 구현형태에 상관없이 모든 부채널분석 공격에 취약함을 실험적으로 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.3-10
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• 2012

본 논문에서는 GSM에서 사용되는 스트림 암호 A5/3에 대한 오류 주입 공격을 제안한다. 이 공격의 오류 주입 가정은 FDTC'05와 CISC-W'10에서 제안된 오류 주입 공격에 기반을 둔다. 본 논문에서 제안하는 오류 주입 공격은 64/128-비트 세션키를 사용하는 A5/3에 모두 적용 가능하며, 적은 수의 오류 주입을 이용하여 세션키를 복구할 수 있다. 이 공격 결과는 A5/3에 대한 첫 번째 키 복구 공격 결과이다.

• 정보보호학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.485-494
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• 2012

HIGHT는 국내에서 개발된 초경량 블록 암호로서, 정보통신단체(TTA) 표준과 국제표준화기구(ISO/IEC) 18033-3 표준으로 제정되었다. 본 논문에서는 블록암호 HIGHT에 대한 차분 오류 주입 공격을 제안한다. 제안하는 공격에서 공격자는 암호화 과정에서 라운드 28의 입력값에 임의의 1-바이트 오류를 주입할 수 있다고 가정한다. 이러한 가정에서 오류 주입을 통해 얻어진 암호문과 정상적으로 얻어진 암호문의 차분 특성을 이용하여 비밀키를 복구한다. 12개의 오류를 주입할 경우에는 88%의 성공 확률, 7개의 오류를 주입하는 경우에는 51%의 성공 확률로 수초내에 HIGHT의 비밀키를 복구한다.