基于多维信息泄露的侧信道攻击方法研究

Side channel attacks exploit the leakages of a cryptographic implementation to recover the secret key it uses. As an important class of attack methods, side channel attacks pose a serious threat on the physical security of cryptographic implementationss. Therefore, in order to counteract the threat posed by known side channel attacks, cryptographic engineers usually adopt elaborately devised countermeasures in cryptographic implementations. In this case, unidimensional leakages based side channel attacks gradually lose their effect. Because of their relatively strong leakages extaction and exploitation, multidimensional leakages based side channel attacks become an important research topic in the area of side channel attacks. In light of this, we plan to research four typical multidimensional leakages based side channel attacks, i.e., Template Attack, Higher order Side Channel Attack, Algebraic Side Channel Attack, and Combined Side channel Attack. By proposing multidimensional leakages characterization and analysis methods, and by proposing multidimensional leakages fast processing and efficient exploitation technologies, we provide methodology and technique support to the accurate evaluation of cryptographic implementations.

侧信道攻击是一类利用密码实现执行过程产生的信息泄漏实施密码分析的一类重要攻击方法，它对密码系统的实际安全性造成了巨大威胁。因此，为了抵御已知的侧信道攻击威胁，密码工程人员通常在密码实现的过程中采用一些精心设计的防御对策。这种情况下，传统的基于一维信息泄漏的成熟侧信道攻击方法开始逐渐失效甚至完全无效。由于在理论上具有更强的信息泄漏关联分析和挖掘利用的潜在技术优势，基于多维信息泄漏的侧信道攻击开始成为该领域的重要热点研究问题。因此，本项目拟对基于多维信息泄漏的侧信道攻击方法与分析技术进行研究，重点研究基于多维信息泄漏的模板攻击、高阶侧信道攻击、代数侧信道攻击以及组合侧信道攻击方法，建立多维信息泄漏特征刻画与分析方法，提出多维信息泄漏快速处理与高效利用的新技术。项目研究旨在发展基于多维信息泄漏的侧信道攻击方法与技术，为更客观地评测密码实现的实际安全性提供基础方法与关键技术支撑。

项目开展基于多维度信息泄露的侧信道攻击方法研究。研究旨在通过对密码设备多维信息泄露的充分利用实现侧信道攻击效率的最优化目标，进而为多种形式密码设备物理安全性的精确评估提供有力的方法与技术支撑。我们围绕着模板攻击的效率理论度量、高阶最优区分器的理论构造、多信道融合攻击理论构造与实际效用评估等内容研究丰富完善了基于多维信息泄露的侧信道攻击方法理论体系建设、提出了多种具有重要理论与应用价值的攻击方法。总体上讲，项目研究所取得的若干理论科研成果将会为实际场景中多种形式的密码设备物理安全性（高效）度量起到积极的推进作用。项目累积发表学术论文16篇（均有本项目资助号），其中SCI检索学术论文8篇；EI检索学术论文8篇。项目组成员累积参加国内外学术交流活动近20次；培养1名中级职称人员晋升副高级职称；培养4名博士研究生毕业并获得博士学位。