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균일한 해밍웨이트를 제공하는 소프트웨어 AES에 대한 부채널 분석
Side Channel Analysis of the S/W AES with Uniform Hamming Weight Representation 원문보기

한국정보처리학회 2013년도 제39회 춘계학술발표대회, 2013 May 10, 2013년, pp.675 - 678  

원유승 (국민대학교 수학과) ,  한동국 (국민대학교 수학과) ,  최두호 (한국전자통신연구원)

초록
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암호 알고리즘이 탑재된 환경에서 암호 알고리즘의 이론적 안전성이 고려되어도 환경에 의존한 부가적 정보를 활용하는 부채널 분석에 대한 안전성이 검토되어야 한다. 최근까지 부채널 분석에 대한 안전성을 고려한 대응기법으로 마스킹 기법이 적용되었으나, 이와는 상반된 개념인 하드웨어 DPL(Dual-rail with Precharge Logic) 기법을 응용한 균일한 해밍웨이트를 제공하는 소프트웨어 AES(Advanced Encryption Standard)가 제안되었다. 최근, 소프트웨어 기반 블록암호에 대해 고차 마스킹 부채널 대응법의 비효율성으로 새로운 방법에 대한 다양한 시도가 되고 있으며, 그 중 균일한 해밍웨이트를 제공하는 표현 방법이 효율적이고 안전한 새로운 대응법으로 검토되어지고 있다. 하지만, 논문에서는 균일한 해밍웨이트 데이터 표현방법 기반 부채널 대응법을 해독하는 차분전력분석 방법을 소개한다. 실험을 통해, AES 128비트 키 중 일부분이 분석됨을 확인하였다. 이는 공격자가 테이블 변환 정보를 활용할 수 있다는 다소 강력한 가정하에 실험하였기 때문이다. 앞선 가정 하에 안전성을 제공하기 위해서는 차후 추가적 대응기법이 고려되어야 한다.

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  • 연산 속도 측면에서도 효율성이 떨어지지 않고 마스킹 차수에 의존하지 않는다는 장점을 가진다. 그러나 부채널분석 공격에 대한 충분한 실험적 분석 결과가 연구되지 않아, 본 논문에서 실제 공격자가 적용된 대응 기법을 알고 있다고 가정한 후, 균일한 해밍웨이트를 제공하는 소프트웨어 AES에 대해 부채널 분석 대응법의 취약성을 검토하였다. 적용된 대응 기법에 대해 차분 전력 분석을 수행한 결과, 공격자가 대응 기법에 대한 테이블 변환 정보를 안다는 가정 하에 실험을 하여 균일한 해밍웨이트를 제공하는 소프트웨어 AES 키의 일부분이 분석되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
차분전력분석 공격은 어떻게 적용하는가? 차분전력분석 공격은 각각의 가능한 키 후보군을 추측하여 암호 연산의 소비전력모델에 따라 파형 상에 나타날 것으로 예상되는 중간 값을 연산한 후, 분류함수를 적용한다. 1비트 추측일 경우 각각 가능한 키 후보군에 대해서 해밍웨이트 0과 1로 기준을 적용하여 수집된 전력파형을 두 개의 집합으로 분류한다.
DPL의 한계점은 무엇인가? [4] 이는 전력소모가 임의의 값에 대하여 일정하게 나타나게 하는 부채널분석에 대한 대응기법이다. 그러나 이 또한 하드웨어로 구현되어져야 한다는 한계점을 벗어나지 못하였지만 최근 하드웨어로 구현된 DPL과 같은 효과를 주는 소프트웨어 구현법이 제안되었다.[5][6] 즉, 소프트웨어로 구현된 암호 알고리즘의 중간값이 해밍웨이트에 비례하다는 정보를 활용하지 못하게 한다.
DPL은 어떠한 대응기법인가? 전통적인 대응기법인 마스킹 기법과는 상반된 개념인 하드웨어 대응 기법으로 DPL(Dual-rail with Precharge Logic)이 제안되었다.[4] 이는 전력소모가 임의의 값에 대하여 일정하게 나타나게 하는 부채널분석에 대한 대응기법이다. 그러나 이 또한 하드웨어로 구현되어져야 한다는 한계점을 벗어나지 못하였지만 최근 하드웨어로 구현된 DPL과 같은 효과를 주는 소프트웨어 구현법이 제안되었다.
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