基于TSDM的抗時間維度隨機化方法研究
2023年電子技術應用第2期
高博1，2，陳琳1，嚴迎建1
1.信息工程大學，河南 鄭州 450001；2.中國人民解放軍92957部隊，浙江 舟山 316000
摘要： 時間維度隨機化技術通過插入隨機延遲、冗余操作和變頻時鐘等操作，使得側信息在時域難以對齊，進而降低了側信道攻擊效率。針對時間維度隨機化技術引起的能量跡時域失調的問題，提出了基于趨勢序列動態匹配（Trend Series Dynamic Matching， TSDM）的抗時間維度隨機化方法，分析了攻擊興趣點的分布，提取了能量跡的趨勢信息，刻畫了能量跡的形狀特征，壓縮了能量跡的維度，抑制了噪聲的負面影響，實現了數據的動態對齊，進而提高側信道攻擊的效率。面向3種典型時間隨機化技術開展方法驗證和性能分析，該方法相較多種經典對齊方法在不同噪聲環境下的數據對齊效果更好，能量攻擊成功率達到100%所需的能量跡數量分別減少了23.8%、24.2%、11.3%。
中圖分類號：TP309.7
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222866
中文引用格式： 高博，陳琳，嚴迎建. 基于TSDM的抗時間維度隨機化方法研究[J]. 電子技術應用，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.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.222866
中文引用格式： 高博，陳琳，嚴迎建. 基于TSDM的抗時間維度隨機化方法研究[J]. 電子技術應用，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
側信道攻擊(Side Channel Attack, SCA)通過分析加密操作過程中泄漏的物理敏感信息與運算中間值假定功耗的統計特性，可輕松獲取嵌入式設備的秘密數據，已經成為嵌入式設備主要安全威脅之一。目前，側信道攻擊方法包括簡單能量攻擊、差分能量攻擊和相關能量攻擊等，均需要分析側信道信息中的所有泄漏點，攻擊效率的高低取決于對應于同一操作的泄漏點在時域上對齊質量。為了保證嵌入式設備的安全性，研究學者提出了眾多安全防護方法，包括盲化、隱藏、掩碼、平衡等，降低、掩蓋甚至消除側信道信息與數據的相關性，提高側信道攻擊的難度。目前，隱藏技術因其計算代價小、方法遷移性好和成本開銷低等優點，已經成為抗側信道攻擊的主要方法之一。作為典型的隱藏技術，時間維度隨機化技術包括隨機延遲[1]、亂序操作[2]、隨機插入偽操作[3]和隨機變化工作時鐘頻率[4]等，使側信道信息在時域上失調，達到降低側信道攻擊的攻擊效率，甚至可能導致攻擊失敗。
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作者信息：
高博1，2，陳琳1，嚴迎建1
（1.信息工程大學，河南 鄭州 450001；2.中國人民解放軍92957部隊，浙江 舟山 316000）
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