Investigação do impacto de fenômenos de variabilidade e do efeito BTI na robustez de contramedidas a ataques DPA/DEMA

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Finkenauer Junior, Plínio
• Orientador(a): Soares, Rafael Iankowski
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Computação
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Computação; Criptografia; Ataques de canal lateral; Ataques por análise de potência; Lógica com pré-carga em trilha dupla; Variabilidade de processo; BTI; Cryptography; Side channel attacks; Power analysis attacks; Dual-rail pre-charge logic; Process variability
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/6655

Ataques a canais laterais constituem uma classe de técnicas que exploram vulnerabilidades oriundas da implementação física de um sistema criptográfico para extrair dados confidenciais. A despeito da pressuposta segurança proporcionada por protocolos criptográficos, os ataques a canais laterais beneficiam-se da inerente correlação existente entre dados processados por um sistema e propriedades físicas propagadas por este. Visando neutralizar a ação desses ataques, contramedidas são propostas com o intuito de suprimir a correlação identificável. Apesar de proporcionarem uma significativa redução da dependência dos dados, a mesma não pode ser completamente removida. Complementarmente, a ininterrupta diminuição de escala na tecnologia CMOS acarreta no aumento e relevância de fatores de variabilidade e envelhecimento em parâmetros que interferem no comportamento de circuitos integrados. Assim, intensifica-se a necessidade pelo projeto de circuitos capazes de garantir o sigilo de informações e que apresentem uma maior confiabilidade ao nível de sistema. Sob esse panorama, este trabalho se propôs a investigar o impacto de fenômenos de variabilidade e do efeito BTI no contexto da segurança apresentada por circuitos projetados para prevenção aos ataques por canais laterais. Os resultados obtidos demonstraram que a variabilidade de processo afeta severamente a proteção fornecida pelas contramedidas, reduzindo substancialmente sua eficácia e, portanto, não devendo ser negligenciada por projetistas de dispositivos criptográficos. A avaliação de fenômenos de variabilidade que ocorrem em diferentes escalas espaciais permitiu concluir que os efeitos locais são mais prejudiciais à segurança das contramedidas, devido ao maior desbalanceamento interno provocado. Adicionalmente, verificou-se que contramedidas implementadas em tecnologias com dimensões mais diminutas apresentam maior dano à proteção, considerando a maior influência dos efeitos locais. Ademais, a análise de corners, realizada a partir de simulações determinísticas, mostrou-se insuficiente em abranger os fatores de variabilidade, corroborando a necessidade por simulações estatísticas. Por outro lado, a influência da degradação decorrente do efeito BTI não se manifestou de maneira significativa na segurança das contramedidas, comportando-se de maneira heterogênea, apesar do impacto negativo causado no atraso de propagação dos circuitos.