Document details

Description

Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2020-11-25T13:21:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertacao_Plínio_Finkenauer_Junior.pdf: 6183703 bytes, checksum: 333d13841ef08939c93e387d254414c5 (MD5)

Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2020-11-26T13:52:28Z (GMT) No. of bitstreams: 2 dissertacao_Plínio_Finkenauer_Junior.pdf: 6183703 bytes, checksum: 333d13841ef08939c93e387d254414c5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)

Made available in DSpace on 2020-11-26T13:52:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 dissertacao_Plínio_Finkenauer_Junior.pdf: 6183703 bytes, checksum: 333d13841ef08939c93e387d254414c5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2020-06-05

Sem bolsa

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.

Side-channel attacks consist of a class of techniques that exploit vulnerabilities emerging from the physical implementation of a cryptographic system to extract confidential data. Despite the supposed security provided by cryptographic protocols, side-channel attacks benefit from the inherent correlation between data processed by a system and the physical properties propagated by it. Aiming to neutralize the action of these attacks, countermeasures are designed intending to thwart the correlation. Although they provide a significant reduction in data dependency, this correlation cannot be completely removed. Additionally, the downscaling of CMOS technology results in the increase and relevance of factors of variability and aging on parameters that interfere with integrated circuits. Thus, it intensifies the need for circuits capable of ensuring the confidentiality of the information and offering higher reliability at the system level. Under this scenario, this work proposes to investigate the impact of variability phenomena and the BTI effect in the security provided by circuits designed to prevent side-channel attacks. The obtained results demonstrated that process variability severely affects the protection provided by countermeasures, substantially reducing their effectiveness, and should not be neglected by designers of cryptographic devices. By evaluating the variability phenomena that occur at different spatial scales, we conclude that local effects are more damaging to the safety of countermeasures, due to the higher internal unbalancing it causes. Additionally, we verified that countermeasures implemented in smaller technologies present more damage to their protection, given the higher impact of local effects. Furthermore, the corner analysis, performed through deterministic simulations, showed to be insufficient to incorporate the variability factors, corroborating the need for statistical simulations. On the other hand, the influence of degradation due to the BTI effect did not manifest itself significantly in the safety of the countermeasures, showing a heterogeneous behavior, despite the negative impact observed on the delay of the circuits.