• Start
  • Forschung print
  • Drahtlose Systeme und Anwendungen print
  • Abgeschlossene Projekte print
  • MASCH

MASCH

Manipulationssichere Schaltkreise für kritische Infrastrukturen

Objective

Die sichere Implementierung kryptographischer Algorithmen ist heute eine sehr wichtige Forschungsrichtung. Von mathematischer Sicht sind die standardisierten kryptographischen Algorithmen sicher. Die Sicherheit des kryptographischen Verfahrens basiert auf der Geheimhaltung des privaten kryptographischen Schlüssels. Das Ziel eines Angreifers ist es, diesen Schlüssel zu ermitteln. Bei der mathematischen Betrachtung wird angenommen, dass die Eingangs- und die Ausgangsdaten eines kryptographischen Algorithmus sowie der Algorithmus selbst dem Angreifer bekannt sind.

 

Die Ermittlung des Schlüssels nur mit Hilfe bekannter Paare von Eingangs- und Ausgangsdaten und der entsprechenden Funktion, die den verwendeten kryptographischen Algorithmus darstellt, ist eine sehr zeitaufwändige Aufgabe. Dies entspricht der Annahme, dass der Angreifer keinen physischen Zugang zum kryptographischen Chip besitzt.

 

Die Arbeit jedes Chips wird von mehreren physikalischen Effekten begleitet. Von einem Angreifer können die analogen Parameter einer Schaltung (Ausführungszeit der Operationen, Energieverbrauch) oder die physikalischen Parameter ihrer Umgebung (Schall, elektromagnetische Strahlung, Wärmeverteilung, optische Effekte) gemessen und analysiert werden. Auf diese Weise erhält  der Angreifer eine große Menge zusätzlicher Informationen.

 

Diese zusätzlichen Informationen können die Ermittlung des Schlüssels wesentlich erleichtern und somit die Dauer des Angriffs stark verkürzen. Der Schlüssel wird jetzt nicht mehr mittels eines sogenannten brute-force-Angriffs gesucht. Stattdessen werden die ermittelten Zwischenwerte benutzt, um den Schlüssel zu extrahieren. Hier werden also „Schwächen“ der Implementierung des Algorithmus − nämlich die Beobachtbarkeit von Zwischenschritten − ausgenutzt.

 

IHP`s Contribution

  • Entwurf energieeffizienter Beschleuniger für kryptographische Operationen, unter besonderer Beachtung ihrer Manipulationssicherheit
  • Untersuchung von Ansätzen zur Vermeidung von Seitenkanalangriffen durch technologische Maßnahmen, z. B. Einsatz hochreaktiver Materialien
  • Untersuchung von Krypto-Implementierungen hinsichtlich ihrer Manipulationsresistenz.

Funding

Gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur (MWFK) aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Landes Brandenburg.

 

Europäischer Sozialfonds - Investition in Ihre Zukunft

 

 

Das Gebäude und die Infrastruktur des IHP wurden finanziert vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung, von der Bundesregierung und vom Land Brandenburg.