可彈性調整的實體密碼分析防禦法; Flexible Countermeasures against Side-Channel Attack

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Title:	可彈性調整的實體密碼分析防禦法;Flexible Countermeasures against Side-Channel Attack
Authors:	顏嵩銘
Contributors:	資訊工程系
Keywords:	資訊安全;密碼學;實體密碼分析;旁通道攻擊;簡單能量分析;差分能量分析;指數運算演算法;資訊科學--軟體
Date:	2008-07-01
Issue Date:	2010-12-28 15:55:59 (UTC+8)
Publisher:	行政院國家科學委員會
Abstract:	Shamir 教授於ASIACRYPT 2003 之邀請演講(講題: Cryptography--State of the Science)中曾明白提到密碼分析研究已經由傳統之理論與純數學分析演化至與電子分析方式(其清楚地指出為實體密碼分析; side channel attack)相戶結合，並明確指出密碼研究於1995 年至2000 年間兩大新興研究主題之一即為實體密碼分析。而事實上實體密碼分析之研究方興未艾，仍有相當多重要之研究課題等待開發與深入探討。近幾年來，密碼系統實作的安全分析被廣泛地討論，亦有不少的研究成果被提出。這類的研究通常稱為實體密碼分析，包含了簡單能量分析、差分能量分析、時間攻擊法和錯誤攻擊法等，也包含了相對應的防禦法之設計與安全分析。而指數運算是多數公開金鑰密碼系統的核心運算，因此有關公開金鑰密碼系統的實體密碼分析，絕大多數著重於指數運算演算法之攻擊與防禦。目前已有許多針對指數運算演算法的實體密碼分析之文獻，或是與其相對應的防禦方法被提出。然而這些能防禦實體密碼分析的指數運算演算法絕大多數缺乏使用彈性，於設計時就決定了執行的效率以及其對於實體密碼分析的容忍度，無法針對不同的安全需求，於執行時動態的予以調整。在實作智慧卡或類似的系統時，若使用這類型現存的指數運算演算法，將難以用單一的演算法滿足內部各個子系統對效率或安全性的不同需求。相對的，若針對不同的需求使用不同的演算法，則會造成實作時空間上的浪費。若為了效率而選擇對實體密碼分析容忍度較低但速度較快的演算法，將讓少數關鍵運算安全性降低，而選擇較安全的演算法，又會犧牲低安全性應用的效率。在本研究計畫中，我們將率先提出可彈性調整的實體密碼分析防禦法之新觀念，使得防禦法之效率及安全性，可在執行時動態調整。本計畫將提出具有此特性的高效能指數運算演算法，並依照不同的攻擊者能力，將系統的安全性量化。由於所提出演算法的安全性可透過參數調整，系統設計者可依安全需求調整演算法的參數，使單一的演算法滿足多重應用。於本三年期之計畫中，預計將於第一年度執行下列研究項目: (1) 基於最大公因數(greatest common divisor)運算的可調整式隨機式指數運算演算法設計; 與 (2) 基於最大公因數運算的「順向」指數運算演算法，順向所指為編碼法與指數運算演算法可同時(同調)進行以節省記憶體空間。該年度將設計之新演算法(防禦法)將具相當之實務價值。於第二年度將執行下列研究項目: (1) 改良式的非相鄰格式 (nonadjacent form) 編碼法設計; 與 (2) 利用新型非相鄰格式的Ha-Moon 編碼法設計。該二項研究將發展嶄新型式之有號數(signed digit) 隨機式編碼法，其所使用的數字集合(digit set)將是隨機選取，該新編碼法預計將可視為傳統非相鄰格式編碼的一般化表示法，預期將兼具實務與理論研究價值。第三年度將以下列為研究重點: (1) 透過機率分佈深入研究如何重新調整演算法(防禦法)的效率與安全性; 與 (2) 於各種攻擊者能力假設下，深入探討本計畫所提出各種防禦法的安全性定量分析。研究期間：9608 ~ 9707
Relation:	財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心
Appears in Collections:	[Department of Computer Science and information Engineering] Research Project

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