| 講演名 | 2023-07-24 漏洩波形のSN比を用いた深層学習サイドチャネル攻撃耐性評価コストの削減 坂上 達哉(岡山大), 日室 雅貴(岡山大), 五百旗頭 健吾(岡山大), 豊田 啓孝(岡山大), |
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| 抄録(和) | 暗号回路から漏洩する物理的挙動を解析し，暗号を解読するサイドチャネル攻撃(SCA)が提案され，情報漏洩の脅威となっている．また，深層学習を用いたサイドチャネル攻撃(DL-SCA)はMasking対策を実装した暗号回路に対して攻撃が可能であると報告されている．そのため，暗号機能が搭載された電子機器を設計する際，SCA対策を行う必要がある．SCA対策を行うにあたり，各対策に対してSCA耐性評価を行う必要がある．しかし，DL-SCAでは解析を行わなければ耐性を評価できない．さらに，DL-SCAを行うには1万以上の波形が必要であり，測定に膨大な時間を要する．本論文では，DL-SCA耐性評価のコスト削減のために，SCA対策実行後の漏洩波形を模擬することで，評価に使用する漏洩波形の測定回数を削減する方法を検討した．提案手法では，ある一つの評価条件における漏洩波形を測定する．この漏洩波形に対して対策実装後のSCA耐性となるノイズを重畳し，対策実装後の模擬波形を作成する．本検討によって少ない対策実装後の漏洩波形によってDL-SCA耐性評価の予測を行う．今回，Masking対策AESを実装したマイコンを対象として，複数の観測点で漏洩波形を測定し，CPAを実行する．CPA結果からノイズを作成し，ある一つの観測点の模擬波形を作成した．そして，DL-SCAを実行した結果，模擬波形による評価では秘密鍵を12バイト中6バイト回復したことを確認した．これは実測した場合と12バイト中10バイトと一致した． |
| 抄録(英) | Side-channel attacks (SCA) have been proposed to decrypt modern cryptography by analyzing the physical behavior of cryptographic circuits, and have become a threat to information leakage. SCAs can also break cryptography with masking countermeasures, a popular countermeasure to SCAs, by using deep learning. Therefore, it is necessary to evaluate SCA tolerance for each of possible countermeasures when designing an electronic device with cryptographic functions. For evaluating resistance to DL-SCA, carrying out DL-SCAs on plenty of side-channel leakage traces is required. To reduce the cost of DL-SCA resistance evaluation, this paper proposes a method to reduce the number of measurements of leakage traces for evaluation by simulating the leakage traces after SCA countermeasures are implemented. In the proposed method, leakage traces are measured under a certain evaluation condition. Leakage traces for other evaluation conditions, which demonstrate conditions in DL-SCA countermeasures are implemented, are calculated from the measured traces by superimposing noise components for those other conditions. This study predicts the DL-SCA tolerance based on the proposed method. We measured leakage traces of a microcontroller implementing an AES algorithm with the masking countermeasure at multiple leakage locations. We performed CPA to create noise waveforms and then constructed simulated traces for one of the leakage locations. The results of the DL-SCA showed that 6 out of 12 secret key bytes were recovered from the simulated leakage traces. This is almost consistent with the measured one, in which four bytes were revealed. |
| キーワード(和) | 深層学習サイドチャネル攻撃 / 耐性評価 / AES / Microcontroller / 相関電力解析 |
| キーワード(英) | Deep Learning SCA / Resistance evaluation / AES / Micirocontroller / Correlation Power Analysis |
| 資料番号 | ISEC2023-17,SITE2023-11,BioX2023-20,HWS2023-17,ICSS2023-14,EMM2023-17 |
| 発行日 | 2023-07-17 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | EMM / BioX / ISEC / SITE / ICSS / HWS / IPSJ-CSEC / IPSJ-SPT |
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| 開催期間 | 2023/7/24(から2日開催) |
| 開催地（和） | 北海道自治労会館 |
| 開催地（英） | Hokkaido Jichiro Kaikan |
| テーマ（和） | セキュリティ、一般 （セキュリティサマーサミット2023） |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 新見 道治(九工大) / 高野 博史(富山県立大) / 花岡 悟一郎(産総研) / 大谷 卓史(吉備国際大) / 井上 大介(NICT) / 鈴木 大輔(三菱電機) |
| 委員長氏名（英） | Michiharu Niimi(Kyushu Inst. of Tech.) / hironobu Takano(Toyama Prefectural Univ.) / Goichiro Hanaoka(AIST) / Takushi Otani(Kibi International Univ.) / Daisuke Inoue(NICT) / Daisuke Suzuki(Mitsubishi Electric) |
| 副委員長氏名（和） | 薗田 光太郎(長崎大) / 姜 玄浩(東京高専) / 奥井 宣広(KDDI総合研究所) / 佐野 恵美子(クボタ) / 四方 順司(横浜国大) / 清本 晋作(KDDI総合研究所) / 森下 壮一郎(サイバーエージェント) / 辰己 丈夫(放送大) / 山田 明(神戸大) / 山内 利宏(岡山大) / 林 優一(奈良先端大) / 秋下 徹(ソニーセミコンダクタソリューションズ) |
| 副委員長氏名（英） | Kotaro Sonoda(Nagasaki Univ.) / Hyunho Kang(NIT, Tokyo) / Norihiro Okui(KDDI Research) / Emiko Sano(Kubota) / Junji Shikata(Yokohama National Univ.) / Shinsaku Kiyomoto(KDDI Research) / Soichiro Morishita(Cyber Agent) / Takeo Tatsumi(Open Univ. of Japan) / Akira Yamada(Kobe Univ.) / Toshihiro Yamauchi(Okayama Univ.) / Yuichi Hayashi(NAIST) / Toru Akishita(Sony Semiconductor Solutions) |
| 幹事氏名（和） | 梶山 朋子(広島市大) / 酒澤 茂之(大阪工大) / 早坂 昭裕(NEC) / 鈴木 裕之(群馬大) / 松田 隆宏(産総研) / 花谷 嘉一(東芝) / 藤井 秀之(NRIセキュアテクノロジー) / 橘 雄介(福岡工大) / 木藤 圭亮(三菱電機) / 菅原 健(電通大) / 山本 弘毅(ソニーセミコンダクタソリューションズ) / 坂本 純一(産総研) |
| 幹事氏名（英） | Tomoko Kajiyama(Hiroshima City Univ.) / Shieyuki Sakazawa(Osaka Inst. of Tech.) / Akihiro Hayasaka(NEC) / Hiroyuki Suzuki(Gunma Univ) / Takahiro Matsuda(AIST) / Yoshikazu Hanatani(Toshiba) / Hideyuki Fujii(NRI-Secure) / Yusuke Tachibana(Fukuoka Inst. of Tech.) / Keisuke Kito(Mitsubishi Electric) / Takeshi Sugawara(Univ. of Electro-Comm.) / Hirotake Yamamotoi(Sony Semiconductor Solutions) / Junichi Sakamoto(AIST) |
| 幹事補佐氏名（和） | 青木 直史(北大) / 中村 和晃(東京理科大) / 河原 智一(東芝) / 白川 真一(横浜国大) / 岡田 大樹(KDDI総合研究所) / 金子 雄介(日本総合研究所) / 鐘本 楊(NTT) / 佐藤 将也(岡山県立大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Naofumi Aoki(Hokkaido Univ.) / Kazuaki Nakamura(Tokyo Univ. of Science) / Tomokazu Kawahara(Toshiba) / Shinichi Shirakawa(Yokohama National Univ.) / Hiroki Okada(KDDI Research) / Yusuke Kaneko(Japan Research Institute) / Yo Kanemoto(NTT) / Masaya Sato(Okayama Prefectural Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Enriched MultiMedia / Technical Committee on Biometrics / Technical Committee on Information Security / Technical Committee on Social Implications of Technology and Information Ethics / Technical Committee on Information and Communication System Security / Technical Committee on Hardware Security / Special Interest Group on Computer Security / Special Interest Group on Security Psychology and Trust |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 漏洩波形のSN比を用いた深層学習サイドチャネル攻撃耐性評価コストの削減 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Tolerance Evaluation Cost Reduction of Deep-Learning-Based Side-Channel Attack Using Signal-to-Noise Ratio of Leakage Traces |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 深層学習サイドチャネル攻撃 / Deep Learning SCA |
| キーワード(2)（和/英） | 耐性評価 / Resistance evaluation |
| キーワード(3)（和/英） | AES / AES |
| キーワード(4)（和/英） | Microcontroller / Micirocontroller |
| キーワード(5)（和/英） | 相関電力解析 / Correlation Power Analysis |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 坂上 達哉 / Tatsuya Sakagami |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 岡山大学(略称：岡山大) Okayama University(略称：Okayama Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 日室 雅貴 / Masaki Himuro |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 岡山大学(略称：岡山大) Okayama University(略称：Okayama Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 五百旗頭 健吾 / Kengo Iokibe |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 岡山大学(略称：岡山大) Okayama University(略称：Okayama Univ.) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 豊田 啓孝 / Yoshitaka Toyota |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 岡山大学(略称：岡山大) Okayama University(略称：Okayama Univ.) |
| 発表年月日 | 2023-07-24 |
| 資料番号 | ISEC2023-17,SITE2023-11,BioX2023-20,HWS2023-17,ICSS2023-14,EMM2023-17 |
| 巻番号（vol） | vol.123 |
| 号番号（no） | ISEC-129,SITE-130,BioX-131,HWS-132,ICSS-133,EMM-134 |
| ページ範囲 | pp.19-24(ISEC), pp.19-24(SITE), pp.19-24(BioX), pp.19-24(HWS), pp.19-24(ICSS), pp.19-24(EMM), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2023-07-17 (ISEC, SITE, BioX, HWS, ICSS, EMM) |