基于TSDM的抗时间维度随机化方法研究
2023年电子技术应用第2期
高博1，2，陈琳1，严迎建1
1.信息工程大学，河南 郑州 450001；2.中国人民解放军92957部队，浙江 舟山 316000
摘要： 时间维度随机化技术通过插入随机延迟、冗余操作和变频时钟等操作，使得侧信息在时域难以对齐，进而降低了侧信道攻击效率。针对时间维度随机化技术引起的能量迹时域失调的问题，提出了基于趋势序列动态匹配（Trend Series Dynamic Matching， TSDM）的抗时间维度随机化方法，分析了攻击兴趣点的分布，提取了能量迹的趋势信息，刻画了能量迹的形状特征，压缩了能量迹的维度，抑制了噪声的负面影响，实现了数据的动态对齐，进而提高侧信道攻击的效率。面向3种典型时间随机化技术开展方法验证和性能分析，该方法相较多种经典对齐方法在不同噪声环境下的数据对齐效果更好，能量攻击成功率达到100%所需的能量迹数量分别减少了23.8%、24.2%、11.3%。
中图分类号：TP309.7
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222866
中文引用格式： 高博，陈琳，严迎建. 基于TSDM的抗时间维度随机化方法研究[J]. 电子技术应用，2023，49(2)：86-91.
英文引用格式： Gao Bo，Chen Lin，Yan Yingjian. Research on anti-time dimension randomization method based on TSDM[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(2)：86-91.
文献标志码：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222866
中文引用格式： 高博，陈琳，严迎建. 基于TSDM的抗时间维度随机化方法研究[J]. 电子技术应用，2023，49(2)：86-91.
英文引用格式： Gao Bo，Chen Lin，Yan Yingjian. Research on anti-time dimension randomization method based on TSDM[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(2)：86-91.
Research on anti-time dimension randomization method based on TSDM
Gao Bo1，2，Chen Lin1，Yan Yingjian1
1.Information Engineering University， Zhengzhou 450001， China；2.92957 Troops of PLA， Zhoushan 316000， China
Abstract： Time-domain randomization makes side channel attacks difficult to align side information by inserting random delays, redundant operations, and variable frequency clocks, thereby reducing the efficiency. Aiming at the problem of time-domain misalignment of energy traces caused by time-dimensional randomization technology, this paper proposes an anti-time-domain randomization method based on Trend Series Dynamic Matching (TSDM). This method analyzes the distribution of attack interest points, and describes the shape feature of the energy trace, compresses the dimension of the energy trace, preserves the sensitive information of energy attacks, suppresses the negative impact of noise, realizes the dynamic alignment of data, and improves the efficiency of side channel attacks. This paper, conducts method verification and performance analysis for three typical time randomization techniques. Compared with various classical alignment methods, this method has better data alignment effect in different noise environments, and the number of energy traces required for the success rate of energy attack to reach 100% respectively decreased by 23.8%, 24.2%, 11.3%.
Key words : side channel attack；time-domain randomization；dynamic time warping；success rate
0 引言
侧信道攻击(Side Channel Attack, SCA)通过分析加密操作过程中泄漏的物理敏感信息与运算中间值假定功耗的统计特性，可轻松获取嵌入式设备的秘密数据，已经成为嵌入式设备主要安全威胁之一。目前，侧信道攻击方法包括简单能量攻击、差分能量攻击和相关能量攻击等，均需要分析侧信道信息中的所有泄漏点，攻击效率的高低取决于对应于同一操作的泄漏点在时域上对齐质量。为了保证嵌入式设备的安全性，研究学者提出了众多安全防护方法，包括盲化、隐藏、掩码、平衡等，降低、掩盖甚至消除侧信道信息与数据的相关性，提高侧信道攻击的难度。目前，隐藏技术因其计算代价小、方法迁移性好和成本开销低等优点，已经成为抗侧信道攻击的主要方法之一。作为典型的隐藏技术，时间维度随机化技术包括随机延迟[1]、乱序操作[2]、随机插入伪操作[3]和随机变化工作时钟频率[4]等，使侧信道信息在时域上失调，达到降低侧信道攻击的攻击效率，甚至可能导致攻击失败。
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作者信息：
高博1，2，陈琳1，严迎建1
（1.信息工程大学，河南 郑州 450001；2.中国人民解放军92957部队，浙江 舟山 316000）
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