• ETRI Journal
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• 제44권3호
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• pp.512-523
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• 2022

Random delay countermeasures introduce random delays into the execution flow to break the synchronization and increase the complexity of the side channel attack. A novel method for attacking devices with random delay countermeasures has been proposed by using a maximal overlap discrete wavelet transform (MODWT)-based power trace alignment algorithm. Firstly, the random delay in the power traces is sensitized using MODWT to the captured power traces. Secondly, it is detected using the proposed random delay detection algorithm. Thirdly, random delays are removed by circular shifting in the wavelet domain, and finally, the power analysis attack is successfully mounted in the wavelet domain. Experimental validation of the proposed method with the National Institute of Standards and Technology certified Advanced Encryption Standard-128 cryptographic algorithm and the SAKURA-G platform showed a 7.5× reduction in measurements to disclosure and a 3.14× improvement in maximum correlation value when compared with similar works in the literature.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권3호
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• pp.491-501
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• 2019

최근 보안 디바이스의 물리적 취약성을 찾을 수 있는 부채널 분석 분야에서 딥러닝을 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 최신 딥러닝 기반 부채널 분석 기술 연구는 템플릿 공격 등과 같은 프로파일링 기반 부채널 분석 환경에서 파형을 옳게 분류하기 위한 연구에 집중되어 있다. 본 논문에서는 이전 연구들과 다르게 딥러닝을 신호 전처리 기법으로 활용하여 차분 전력 분석, 상관 전력 분석 등과 같은 논프로파일링 기반 부채널 분석의 성능을 고도화할 수 있는 방법을 제안한다. 제안기법은 오토인코더를 부채널 분석 환경에 적합하게 변경하여 부채널 정보의 노이즈를 제거하는 전처리 기법으로, 기존 노이즈 제거 오토인코더는 임의로 추가한 노이즈에 대한 학습을 하였다면 제안하는 기법은 노이즈가 제거된 라벨을 사용하여 실제 데이터의 노이즈를 학습한다. 제안기법은 논프로파일링 환경에서 수행 가능한 전처리 기법이며 하나의 뉴런 네트워크의 학습만을 통해 수행할 수 있다. 본 논문에서는 실험을 통해 제안기법의 노이즈 제거 성능을 입증하였으며, 주성분분석 및 선형판별분석과 같은 기존 전처리 기법들과 비교하여 우수하다는 것을 보인다.

• ETRI Journal
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• 제38권2호
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• pp.387-396
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• 2016

This paper introduces a new type of collision attack on first-order masked Advanced Encryption Standards. This attack is a known-plaintext attack, while the existing collision attacks are chosen-plaintext attacks. In addition, our method requires significantly fewer power measurements than any second-order differential power analysis or existing collision attacks.

• 정보보호학회논문지
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• 제32권6호
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• pp.1059-1068
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• 2022

양자 컴퓨터의 계산 능력을 고려하여 설계된 양자 내성 암호 NTRU는 수학적으로 안전한 암호 조건을 만족하지만 하드웨어 구현 과정에서는 전력 분석 공격과 같은 부채널 공격 특성을 고려해야 한다. 본 논문에서는 NTRU의 복호화 과정 중 발생하는 전력 신호를 분석할 경우 개인 키가 노출될 가능성이 있음을 검증한다. 개인 키를 복구하는 데에는 단순 전력 분석 공격(Simple Power Analysis, SPA), 상관 전력 분석 공격(Correlation Power Analysis, CPA)과 차분 딥러닝 분석 공격(Differential Deep Learning Analysis, DDLA)을 모두 적용할 수 있었다. 이러한 전력 부채널 공격에 대응하기 위한 기본적인 대응책으로 셔플링 기법이 있으나 보다 효과적인 방법을 제안한다. 제안 방식은 인덱스별로 곱셈(multiplication)후 누산(accumulation)을 하는 것이 아니라 계수별로 누산 후 덧셈만 하도록 함으로써 곱셈 연산에 대한 전력 정보가 누출되지 않도록 하여 CPA 및 DDLA 공격을 방어할 수 있다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제21권4호
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• pp.264-271
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• 2021

From an information security perspective, protecting sensitive data requires utilizing algorithms which resist theoretical attacks. However, treating an algorithm in a purely mathematical fashion or in other words abstracting away from its physical (hardware or software) implementation opens the door to various real-world security threats. In the modern age of electronics, cryptanalysis attempts to reveal secret information based on cryptosystem physical properties, rather than exploiting the theoretical weaknesses in the implemented cryptographic algorithm. The correlation power attack (CPA) is a Side-Channel Analysis attack used to reveal sensitive information based on the power leakages of a device. In this paper, we present a power Hacking technique to demonstrate how a power analysis can be exploited to reveal the secret information in AES crypto-core. In the proposed case study, we explain the main techniques that can break the security of the considered crypto-core by using CPA attack. Using two cryptographic devices, FPGA and 8051 microcontrollers, the experimental attack procedure shows that the AES hardware implementation has better resistance against power attack compared to the software one. On the other hand, we remark that the efficiency of CPA attack depends statistically on the implementation and the power model used for the power prediction.

• 정보보호학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.59-68
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• 2006

스마트카드에 내재된 암호 알고리즘이 이론적으로 안전하더라도 실제 구현 환경에 따라 사이드 채널 공격에 취약하다는 사실이 근래에 알려졌다. 본 논문에서는 스마트카드에 구현된 암호 알고리즘의 안전성을 분석할 수 있는 툴을 직접 개발하여 현재 상용 중인 칩을 탑재한 스마트카드에 사이드 채널 공격 중 가장 강력한 공격 방법으로 알려진 전력분석공격과 오류주입공격을 적용하여 안전성 분석을 하였다. 전력분석공격은 대칭키 암호 시스템에 적용하기 쉬운 차분전력분석 공격을 SEED와 ARIA에 대해서 적용하였고, 오류주입공격은 스마트카드의 동작 클럭과 전원을 차단하는 방법으로 CRT기반의 RSA에 적용하였다. 공격 결과 대상 대응책이 없는 경우의 전력분석공격은 가능하지만 오류주입공격은 칩 내부에 사전 방어대책이 마련되어 있어 사이드 채널 공격에 안전했다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제19C권3호
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• pp.179-184
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• 2012

NIST(National Institute of Standards and Technology)는 SHA-2의 대체 알고리즘 부재로 SHA-3 개발 프로젝트를 진행 되고 있는 중 이다. 2010년 최종 라운드 후보 5개가 발표되었고, SHA-3 최종 라운드 5개의 후보에 대한 부채널 공격 시나리오가 제안되었다. 본 논문에서는 SHA-3 최종 라운드 후보 중 Skein에 대한 부채널 공격 시나리오를 32비트 레지스터를 사용하는 ARM Chip을 이용하여, 8 비트의 블록단위로 Divide and Conquer 분석이 가능함을 실험을 통해 증명한다. 9700개의 파형으로 128비트 키의 모든 비트를 찾을 수 있음을 실험으로 검증하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.219-222
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• 2013

현재 부채널 공격은 P. Kocher에 의해 제안된 공격 방법으로 암호 알고리즘 자체의 안전성이 높다고 하더라도 암호 알고리즘이 구현된 방법이나 구현된 환경에 따라 적용이 가능한 공격법이다. 이러한 부채널 공격은 정보보호 장치의 전력(전압), 실행시간, 오류 출력, 소리 등의 변화를 측정해 각종 정보의 이진코드를 읽어내어 통계적인 방법으로 중요한 정보를 분석함은 물론 위 변조까지 가능하다. 따라서 본 논문에서는 부채널 공격 기법 중에 하나인 SPA 공격 기법과 DPA공격 기법을 살펴보고 현재까지 나온 최신 대응 기술들을 분석하고자 한다.

• 정보보호학회논문지
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• 제29권4호
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• pp.709-718
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• 2019

CHAM은 자원이 제한된 환경에 적합하도록 설계된 경량 블록 암호 알고리즘으로서 안전성과 연산 성능면에서 우수한 특성을 보인다. 그러나 이 알고리즘도 부채널 공격에 대한 취약성을 그대로 내재하고 있기 때문에 마스킹 기법과 같은 대응 기법이 적용되어야 한다. 본 논문에서는 32비트 마이크로프로세서 Cortex-M3 플랫폼에서 부채널 공격에 대응하는 마스킹 기법이 적용된 CHAM 알고리즘을 구현하고 성능을 비교 분석한다. 또한, CHAM 알고리즘이 라운드 수가 많아 연산 효율이 감소되는 점을 고려하여 축소 마스킹 기법을 적용하여 성능을 평가하였다. 축소 라운드 마스킹이 적용된 CHAM-128/128은 구현 결과 마스킹이 없는 경우에 비해 약 4배 정도의 추가 연산이 필요함을 확인하였다.

• 정보보호학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.1089-1098
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• 2018

양자 컴퓨터의 개발이 가시화됨에 따라 RSA, Elliptic Curve Cryptosytem과 같은 암호 시스템을 대체할 수 있는 포스트 양자 암호에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 이러한 포스트 양자 암호조차도 실 환경에서 구동될 때 발생할 수 있는 부채널 분석에 대한 취약점을 반드시 고려해야만 한다. 본 논문에서는 NIST 포스트 양자 암호 표준 공모에 제출된 NTRU 구현 소스인 NTRUEncrypt에 대한 새로운 부채널 분석 기법을 제안한다. 기존에 제안되었던 부채널 분석 방법은 많은 수의 파형을 이용하였지만 제안하는 분석 기술은 단일 파형을 이용한 분석 방법으로 공개키 암호 시스템에 실질적으로 적용이 가능하다. 또한 본 논문에서는 제안하는 분석 기술에 안전성을 제공할 수 있는 새로운 대응 기술을 제안한다. 이 대응 기법은 과거 NTRU 부채널 분석 기법에도 안전할 뿐만 아니라 기존의 NIST에 제출된 코드보다 더 효율적 구현이 가능한 알고리즘을 제안한다.