Why Cryptography Should Not Rely on Physical Attack Complexity

این کتاب دو حمله فیزیکی عملی را ارائه می‌کند. این نشان می‌دهد که چگونه مهاجمان می‌توانند کلید مخفی الگوریتم‌های رمزنگاری متقارن و نامتقارن را بر اساس این حملات فاش کنند و اقدامات متقابلی را در سطح نرم‌افزار و سخت‌افزار ارائه می‌دهد که می‌تواند به جلوگیری از آنها در آینده کمک کند. اگرچه تئوری آنها چندین سال است که شناخته شده است، از آنجایی که هیچ یک از حملات هنوز با موفقیت در عمل اجرا نشده اند، آنها به طور کلی یک تهدید جدی در نظر گرفته نمی شوند. به طور خلاصه، پیچیدگی حمله فیزیکی آنها بیش از حد برآورد شده است و تهدید امنیتی ضمنی دست کم گرفته شده است.

ابتدا، کتاب کانال جانبی فوتونیک را معرفی می‌کند که نه تنها وضوح زمانی، بلکه بالاترین وضوح فضایی ممکن را نیز ارائه می‌دهد. به دلیل هزینه بالای اجرای اولیه آن جدی گرفته نشده است. این کار، آنالیز کانال جانبی فوتونیک ساده و دیفرانسیل را نشان می دهد. سپس، یک حمله خطا علیه رمزنگاری مبتنی بر جفت شدن ارائه می دهد. به دلیل نیاز به حداقل دو خطای دقیق مستقل در یک محاسبات جفتی، آن را نیز جدی نگرفته اند.

بر اساس این دو حمله، کتاب نشان می دهد که ارزیابی پیچیدگی حمله فیزیکی خطا است. مستعد، و به این ترتیب رمزنگاری نباید بر آن تکیه کند. فناوری‌های رمزنگاری باید در برابر همه حملات فیزیکی محافظت شوند، خواه قبلاً با موفقیت اجرا شده باشند یا خیر. توسعه اقدامات متقابل به اجرای موفقیت‌آمیز یک حمله نیاز ندارد، اما می‌توان به محض اینکه اصل یک کانال جانبی یا یک حمله خطا به اندازه کافی درک شد، انجام شود.

This book presents two practical physical attacks. It shows how attackers can reveal the secret key of symmetric as well as asymmetric cryptographic algorithms based on these attacks, and presents countermeasures on the software and the hardware level that can help to prevent them in the future. Though their theory has been known for several years now, since neither attack has yet been successfully implemented in practice, they have generally not been considered a serious threat. In short, their physical attack complexity has been overestimated and the implied security threat has been underestimated.

First, the book introduces the photonic side channel, which offers not only temporal resolution, but also the highest possible spatial resolution. Due to the high cost of its initial implementation, it has not been taken seriously. The work shows both simple and differential photonic side channel analyses. Then, it presents a fault attack against pairing-based cryptography. Due to the need for at least two independent precise faults in a single pairing computation, it has not been taken seriously either.

Based on these two attacks, the book demonstrates that the assessment of physical attack complexity is error-prone, and as such cryptography should not rely on it. Cryptographic technologies have to be protected against all physical attacks, whether they have already been successfully implemented or not. The development of countermeasures does not require the successful execution of an attack but can already be carried out as soon as the principle of a side channel or a fault attack is sufficiently understood.