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基于ResNet的KLEIN算法改进模板攻击

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密码学报 2022年第6期9卷 1028-1038页

作者：王永娟王灿袁庆军冯芯竹战略支援部队信息工程大学河南省网络密码技术重点实验室郑州450001 四川大学数学学院成都610065

针对传统模板攻击存在的多元高斯正态分布假设受限、预处理复杂度高且不适用于带掩码防护的应用场景等问题,研究基于深度学习的模板攻击的改进方法.利用深度学习模型ResNet,对轻量级分组密码算法KLEIN实施改进模板攻击,根据数据的标签... 详细信息

针对传统模板攻击存在的多元高斯正态分布假设受限、预处理复杂度高且不适用于带掩码防护的应用场景等问题,研究基于深度学习的模板攻击的改进方法.利用深度学习模型ResNet,对轻量级分组密码算法KLEIN实施改进模板攻击,根据数据的标签对数据进行分类.在密钥恢复阶段利用密钥优势叠加的方法,平均需要15条相同密钥加密所产生的能量迹即可有效区分正确密钥.相较于传统的模板攻击,本文的攻击方法成功恢复密钥所需攻击能量迹减少了83.7%,降低了模板攻击的难度,有效提高了模板攻击的成功率和效率.

关键词：模板攻击 KLEIN-64算法深度学习 ResNet

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基于欧式距离的AES 算法模板攻击

计算机工程与应用 2022年第2期58卷 110-115页

作者：李志明唐永中河西学院信息技术中心甘肃张掖734000

针对AES算法Cache计时模板攻击时会触发大量的Cache失效,容易被硬件计数器检测出来的问题,基于Flush+Flush攻击模型,提出一种基于欧氏距离的AES算法模板攻击方法,以减少触发Cache失效的次数,使攻击更加隐蔽。使用Flush+Flush攻击模型获... 详细信息

针对AES算法Cache计时模板攻击时会触发大量的Cache失效,容易被硬件计数器检测出来的问题,基于Flush+Flush攻击模型,提出一种基于欧氏距离的AES算法模板攻击方法,以减少触发Cache失效的次数,使攻击更加隐蔽。使用Flush+Flush攻击模型获取AES算法在内存中映射的位置;利用已知明文攻击不断地触发密码进程,通过该模型建立每一个密钥的模板;利用Flush+Flush攻击模型获取真实情况下的Cache计时信息,通过计算计时信息与每一个密钥模板之间的欧式距离推算密钥。通过实验验证,以OpenSSL库中的AES算法快速实现为攻击对象,攻击模型能准确地获取AES算法密钥,并与Flush+Reload攻击模型相比较,触发的Cache失效次数仅为Flush+Reload攻击模型的17%。

关键词： Flush+Flush攻击模型模板攻击 AES算法 Cache 欧氏距离

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针对AES-128算法的密钥优势模板攻击

电子学报 2020年第10期48卷 2003-2008页

作者：樊昊鹏袁庆军王向宇王永娟王涛战略支援部队信息工程大学河南郑州450001 河南省网络密码技术重点实验室河南郑州450001

模板攻击分为模板刻画和密钥恢复两个阶段.针对AES-128算法,模板攻击为每一字节密钥构建256个模板,当攻击者仅获得1000条左右的能量迹时将面临两个问题:一是模板刻画不具有适用性,二是无法恢复正确的密钥.针对这些问题,本文在模板刻画... 详细信息

模板攻击分为模板刻画和密钥恢复两个阶段.针对AES-128算法,模板攻击为每一字节密钥构建256个模板,当攻击者仅获得1000条左右的能量迹时将面临两个问题:一是模板刻画不具有适用性,二是无法恢复正确的密钥.针对这些问题,本文在模板刻画阶段为S盒输出值的汉明重量构建9个模板,利用Panda 2018数据集提供的600条能量迹进行建模;在密钥恢复阶段提出密钥优势叠加的方法,仅需约10条相同密钥加密所产生的能量迹即可有效区分正确密钥,降低了攻击的难度并提高了攻击的成功率.

关键词：模板攻击 AES-128算法密钥优势汉明重量模型

基于流形学习能量数据预处理的模板攻击优化方法

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电子与信息学报 2020年第8期42卷 1853-1861页

作者：袁庆军王安王永娟王涛战略支援部队信息工程大学郑州450001 河南省网络密码技术重点实验室郑州450001 北京理工大学计算机学院北京100081

能量数据作为模板攻击过程中的关键对象,具有维度高、有效维度少、不对齐的特点,在进行有效的预处理之前,模板攻击难以奏效。针对能量数据的特性,该文提出一种基于流形学习思想进行整体对齐的方法,以保留能量数据的变化特征,随后通过线... 详细信息

能量数据作为模板攻击过程中的关键对象,具有维度高、有效维度少、不对齐的特点,在进行有效的预处理之前,模板攻击难以奏效。针对能量数据的特性,该文提出一种基于流形学习思想进行整体对齐的方法,以保留能量数据的变化特征,随后通过线性投影的方法降低数据的维度。使用该方法在Panda 2018 challenge1标准数据集进行了验证,实验结果表明,该方法的特征提取效果优于传统的PCA和LDA方法,能大幅度提高模板攻击的成功率。最后采用模板攻击恢复密钥,仅使用两条能量迹密钥恢复成功率即可达到80%以上。

关键词：信息安全模板攻击流形学习能量数据对齐算法降维算法

一种基于模板的RSA-CRT模约减攻击方法

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电子学报 2024年第3期52卷 689-695页

作者：马向亮乌力吉王宏张向民黄克振刘玉岭清华大学集成电路学院北京100084 清华大学北京信息科学与技术国家研究中心北京100084 北京邮电大学集成电路学院北京100876 国家信息技术安全研究中心北京100084 中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室北京100190 中国科学院信息工程研究所北京100093 中国科学院大学网络安全学院北京101408

目前针对RSA-CRT的建模类攻击研究较少,本文以模约减操作为研究对象,提出了一种针对RSA-CRT实现的模板攻击方法.该方法的核心是解决了如何由模约减后中间值的汉明重量恢复RSA-CRT私钥的难题.该方法的特点是基于模约减后中间值的汉明重... 详细信息

目前针对RSA-CRT的建模类攻击研究较少,本文以模约减操作为研究对象,提出了一种针对RSA-CRT实现的模板攻击方法.该方法的核心是解决了如何由模约减后中间值的汉明重量恢复RSA-CRT私钥的难题.该方法的特点是基于模约减后中间值的汉明重量模型建模,通过采集选择密文模约减的能量迹进行模板匹配获取模约减后中间值的汉明重量,由汉明重量变化值恢复中间值,进一步恢复RSA-CRT算法的私钥.另外,该方法的优点在于理想情况下,基于中间值汉明重量模型建立的模板之间可以共用,且对中间值以多少位大小建模没有限制,可以选择字节大小,64位大小,甚至私钥p相同大小,实际环境中可根据泄露信息情况进行选取.最后,本文选择对中间值的最低字节进行建模,验证了该方法的可行性,并给出了防护建议.

关键词：模板攻击 RSA-CRT 选择密文模约减侧信道攻击

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轻量级分组密码算法DoT的模板攻击

计算机工程 2021年第3期47卷 155-159,165页

作者：孙家异韦永壮桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室广西桂林541004

模板攻击是一种重要的侧信道分析方法,其在实际密码算法破译中具有较强的区分能力。轻量级分组密码算法DoT在硬件和软件实现中都表现出优秀的性能,尽管目前针对DoT算法的传统数学攻击已经取得了一定效果,但是该算法在具体实现中是否足... 详细信息

模板攻击是一种重要的侧信道分析方法,其在实际密码算法破译中具有较强的区分能力。轻量级分组密码算法DoT在硬件和软件实现中都表现出优秀的性能,尽管目前针对DoT算法的传统数学攻击已经取得了一定效果,但是该算法在具体实现中是否足以抵御侧信道攻击仍有待研究。基于DoT算法结构及其S盒特点,提出一种针对DoT算法的模板攻击方法。基于汉明重量模型来刻画加密算法运行时的能耗特征,将S盒输出值的具体分布作为中间状态值构造区分器,从而进行密钥恢复。测试结果表明,该模板攻击仅需6组明文就可恢复出8 bit密钥信息,DoT密码算法在该模板攻击下具有脆弱性。

关键词： DoT密码算法模板攻击汉明重量掩码侧信道攻击

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基于二次分类的模板攻击方法研究

基于二次分类的模板攻击方法研究

作者：董思远桂林电子科技大学

学位级别：硕士

模板攻击是一种被认为能够充分利用功耗信息的最强攻击方法,目前该方法早已成为了侧信道研究领域中的最热门研究方向之一。该攻击方法对密码设备具有极大的威胁。随着密码算法及其应用的不断完善,目前通过侧信道设备采集的泄露信息数据... 详细信息

模板攻击是一种被认为能够充分利用功耗信息的最强攻击方法,目前该方法早已成为了侧信道研究领域中的最热门研究方向之一。该攻击方法对密码设备具有极大的威胁。随着密码算法及其应用的不断完善,目前通过侧信道设备采集的泄露信息数据,彼此之间的差异越来越小,传统模板攻击方法已经越来越难以攻击成功。机器学习中的部分分类算法与模板攻击部分步骤有着异曲同工的作用,人们开始将这些算法与模板攻击相结合,以提高最终的攻击效果。在现有的机器学习模板攻击方法中,不管是采用汉明重量为标签还是以中间值为标签,其分类结果会导致后续计算复杂,并影响模型的准确率。针对该问题,本文主要研究内容如下:(1)由于采集的功耗信息差异性较小,使得传统模板攻击成功率较低。针对该问题,本文引入了欧式距离算法设计和实现一个基于欧式距离的模板攻击系统。欧式距离算法能够更为精确的计算出两点之间的距离,其在模板攻击的特征选取和模板匹配阶段能够提高构建模板的精确度以及匹配的成功率。系统实现及测试结果表明,该系统提高了攻击的成功率。(2)在基于决策树的模板攻击方法中,当能量迹数量受到限制时,会导致构建模型的准确率有一定的下降。针对该问题,提出一种基于二次分类的模板攻击方法,并以决策树作为分类算法实现模板攻击。第一次分类中,将能量迹以汉明重量为标签,对数据进行分类,缩减密钥搜索范围;第二次以能量迹的中间值为标签进行分类,最终恢复密钥。实验测试结果表明,该方法相较于现有的基于决策树的模板攻击方法具有更高的攻击成功率。(3)支持向量机可以有效避开传统的数据归纳演绎过程,大大简化了分类问题,并且具有很好的鲁棒性。基于二次分类的模板攻击方法,以支持向量机作为分类算法进行模板攻击。实验测试结果表明,该方法相较于现有的基于支持向量机的模板攻击方法具有更高的攻击成功率。

关键词：模板攻击二次分类决策树支持向量机欧式距离

同方学位论文库评论

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密码芯片基于聚类的模板攻击

通信学报 2018年第8期39卷 83-93页

作者：吴震杜之波王敏向春玲成都信息工程大学网络空间安全学院四川成都610225

传统的模板攻击需要已知密钥建模等对实验设备完全控制的前置条件来实施攻击,该前置条件限制了模板攻击的应用场景,使模板攻击只能应用于可以控制密钥输入的设备。为了解决该问题,提出了基于聚类的模板攻击方法。该方法根据信息泄露模... 详细信息

传统的模板攻击需要已知密钥建模等对实验设备完全控制的前置条件来实施攻击,该前置条件限制了模板攻击的应用场景,使模板攻击只能应用于可以控制密钥输入的设备。为了解决该问题,提出了基于聚类的模板攻击方法。该方法根据信息泄露模型的特征对聚类期望最大值(EM)算法进行改造,使改造后的聚类方法能够较为准确地拟合出泄露信息的概率模型,在未知密钥的情况下,即可确定信息泄露的位置。该方法通过建模进行模板匹配,消除了传统模板攻击对已知密钥建模等前置条件的依赖,从而扩大了模板攻击的应用范围。

关键词：侧信道攻击模板攻击聚类 EM算法

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对加掩加密算法的盲掩码模板攻击

通信学报 2019年第1期40卷 1-14页

作者：王燚吴震蔺冰成都信息工程大学网络空间安全学院四川成都610225

加掩是在加密算法的实现中使用随机掩码使敏感信息的泄露能耗随机化,从而防止差分能量攻击的技术手段。目前,对加掩防护加密算法的模板攻击的方法均要求攻击者在学习阶段了解使用的掩码。这一要求不仅提高了攻击的条件,同时也可能导致... 详细信息

加掩是在加密算法的实现中使用随机掩码使敏感信息的泄露能耗随机化,从而防止差分能量攻击的技术手段。目前,对加掩防护加密算法的模板攻击的方法均要求攻击者在学习阶段了解使用的掩码。这一要求不仅提高了攻击的条件,同时也可能导致模板学习阶段使用的加密代码与实际设备的代码有所不同,进而导致对实际设备攻击效果较差。盲掩码模板攻击不需要了解训练能迹使用的掩码,直接学习无掩中间组合值的模板,以此攻击加掩加密设备。实验中分别采用传统的高斯分布和神经网络建立模板。实验结果证明这种方法是可行的,而且基于神经网络的盲掩码模板攻击对加掩加密设备的攻击成功率非常接近于传统模板攻击对无掩加密设备的攻击成功率。

关键词：侧信道攻击模板攻击盲掩码攻击加掩防护神经网络