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능동형 RFID에 대한 차분 전력 주파수 분석 공격
Differential Power Frequency Analysis on Active RFID 원문보기

한국정보보호학회 2006년도 하계학술대회, 2006 June 01, 2006년, pp.141 - 147  

박제훈 (경북대학교 전자공학과) ,  한동호 (경북대학교 전자공학과) ,  하재철 (나사렛대학교 정보통신학과) ,  이훈재 (동서대학교 인터넷공학부) ,  문상재 (경북대학교 전자공학과) ,  최용제 (한국전자통신연구원) ,  김호원 (한국전자통신연구원)

초록
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부채널 정보를 이용한 공격이 제안된 이후, 스마트카드와 RFID와 같은 저 전력 정보보호 장치 내부의 암호 프로세서에서 소비되는 전력을 분석하여 암호 연산에 사용된 비밀 정보를 알아내는 공격 방법은 가장 위협적인 물리적 공격 방법으로 알려져 있다. 하지만 측정된 소비 전력 신호를 시간 영역에서 분석하는 기존의 분석 기법들은 암호 연산 시점이 시간 축 상에서 동일하여야 된다는 단점을 가지고 있다. 제안하는 주파수 분석 공격 방법은 공격이 적용되는 장치에서 측정된 시간 영역에서 정렬되지 않는 신호를 Fourier 변환을 하여 주파수 영역에서 분석함으로써 기존 전력 분석 공격이 시간 영역에서 정렬된 소비 전력 신호를 필요로 하는 문제점을 해결하였다. UC Berkeley에서 제작된 능동형 RFID 모듈에 국내 표준인 ARIA 알고리즘을 응용프로그램으로 탑재하여 기존 전력 분석 공격과 제안하는 주파수 분석 공격을 적용하여 결과를 분석 하였다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 본 논문에서는 UC Berkeley■에서 제작된 능 동형 RFID 모듈에 국내 표준 ARIA 알고리즘을 응용프로그램으로 탑재하여 ARIA 알고리즘 의 치 환함수에서 사용되는 5- box 연산에 기존 의 전력 분석 공격을 적용한 후, 문제점을 분석하였다. 또한 기존의 전력 분석 공격은 암호 연 산이 이루어지는 시점이 항상 같아야 한다는 단점을 보완하여 시간 영역의 정렬되지 않은 소비 전력 신호를 이용해서도 전력 분석 공격 을 적용할 수 있는 전력 주파수 분석 공격 방법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 UC Berkeley■에서 제작된 능 동형 RFID 모듈에 국내 표준 ARIA 알고리즘을 응용프로그램으로 탑재하여 ARIA 알고리즘 의 치 환함수에서 사용되는 5- box 연산에 기존 의 전력 분석 공격을 적용한 후, 문제점을 분석하였다. 또한 기존의 전력 분석 공격은 암호 연 산이 이루어지는 시점이 항상 같아야 한다는 단점을 보완하여 시간 영역의 정렬되지 않은 소비 전력 신호를 이용해서도 전력 분석 공격 을 적용할 수 있는 전력 주파수 분석 공격 방법을 제안한다.
  • 본 논문에서는 내부 연산단위에 기반을 두는 DPA 알고리즘을 이용한 주파수 분석 공격 방법을 제안 하였고, 능동형 RFID에 국내 표준 알고리즘인 ARIA 블록 알고리즘을 구현한 후, 직접 공격을 적용하여 라운드 키를 알아낼 수 있었다.
  • ARIA는 암호화 과정과 복호화 과정이 동일한 Involution SPN 구조의 블록 암호 알고리듬으 로써 하드웨어적인 구현에 적합하며, 미국.유럽 등의 새로운 표준 제정 시 고려된 여러가지 안전성 및 효율성 기준에 부합되도록 설계되었다. 다음의 그림 2.
  • 제안하는 전력 분석 공격 방법은 기존의 전 력 분석 공격이 가지고 있는 문제점을 보완하고 TinyOS의 웅용프로그램으로 구현된 ARIA 알고리즘에 효과적으로 적용하기 위해서 주파수 분석 방법과 내부 연산 단위에 기반을 둔 전력 분석 공격 방법을 사용하였다.
  • Gebotys는 암호 연산중에 측정되는 소비 전력 신호를 주파수 영역에서 분석하는 방법을 제안하였다 [9, 10]. 측정된 소 비 전력 신호의 Power Spectral Density# 계 산하여 전력 분석 공격에 사용하였고, 올바른 키가 추측되었을 때의 소비 전력 파형을 구별 하기 위해서 차분 전력 파형의 표준 편차를 사용하였다. 다음의 그림 2.

대상 데이터

  • 하지만 능동형 RFID는 자체 전원을 내장하여 수동형 RFID의 많은 제약점을 보완하고 있다. 본 논문에서 대상으로 하고 있는 능동형 RFID는 UC Berkeley 에서 개발한 Telos 모듈이고 CPU는 ©사의 MSP430 칩을 사용' 한다. [8], 그림 2.

이론/모형

  • 매번 다른 메시지를 입력하는 ZEMD 형태의 공격 방법은 TinyOS의 응용프로그램으로 구현 된 ARIA 알고리즘에 적용하기가 쉽지 않기 때 문어〕, 본 논문에서는 기존의 ZEMD 형태의 공 격 방법과는 조금 다른 내부 연산단위에 기반 하는 DPA 공격을 능동형 RFID에 적용하였다 [111 적용된 전력 분석 공격 방법은 다음과 같다.
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