Evaluating fault attack vulnerabilities in lightweight cryptographic HLS implementations

Abstract

Σήμερα, η εκθετική ζήτηση «ελαφρών» εφαρμογών απαιτεί μείωση του χρόνου διάθεσής τους στην αγορά, διατηρώντας παράλληλα υψηλά επίπεδα ασφαλείας σε εφαρμογές προσανατολισμένες στο υλικό, ιδιαίτερα σε ενσωματωμένα συστήματα. Τα εργαλεία Σύνθεσης Υψηλού Επιπέδου (HLS) έχουν αναδειχθεί ως βασικοί κινητήρες σε αυτή τη διαδικασία, επιτρέποντας σε προγραμματιστές και σχεδιαστές να χρησιμοποιούν γλώσσες υψηλού επιπέδου παράλληλα με στρατηγικές βελτιστοποίησης για την παραγωγή κώδικα γλώσσας περιγραφής υλικού. Αυτή η προσέγγιση επιταχύνει την ανάπτυξη υλικού, διευκολύνει την έγκαιρη επαλήθευση και επικύρωση. Συνολικά, συμβάλλει σε μια πιο αποτελεσματική ροή σχεδιασμού. Ωστόσο, οι επιπτώσεις στην ασφάλεια των σχεδίων που δημιουργούνται από το HLS, ειδικά η ευπάθειά τους σε επιθέσεις εισαγωγής σφαλμάτων, παραμένουν αρκετά ανεξερεύνητες. Η διατριβή αυτή προσπαθεί να εμβαθύνει στα ευπαθή σημεία επίθεσης σφάλματος τεσσάρων(4) ελαφρoβαρών κρυπτογραφικών αλγορίθμων ("GIFT-64-128", "LED-64", "KATAN32" & "SIMON64/128") υλοποιημένους μέσω HLS. Μέσω πειραμάτων επιθέσεων στατιστικής εισαγωγής σφαλμάτων, αξιολογούμε την ευρωστία αυτών των αλγορίθμων. Τα ευρήματα παρέχουν πληροφορίες για τις ανταλλαγές μεταξύ αποδοτικότητας σχεδιασμού και ασφάλειας σε κρυπτογραφικό υλικό που δημιουργείται από HLS. Όσο και αν τα HLS εργαλεία μπορούν να ενισχύσουν τη διαδικασία σχεδιασμού, η εξέταση των στοιχείων σύνθεσης είναι απαραίτητη για τον μετριασμό των ευπαθιών και τη διασφάλιση ισχυρής προστασίας από επιθέσεις σε υλικό.