Side-channel attacks (SCAs), which infer secret information (for example secret keys) by exploiting information that leaks from the implementation (such as power consumption), have been shown to be a non-negligible threat to modern cryptographic implementations and devices in recent years. Hence, how to prevent side-channel attacks on cryptographic devices has become an important problem. One of the widely used countermeasures to against power SCAs is the injection of random noise sequences into the raw leakage traces. However, the indiscriminate injection of random noise can lead to significant increases in energy consumption in device, and ways must be found to reduce the amount of energy in noise generation while keeping the side-channel invisible. In this paper, we propose an optimal energy-efficient design for artificial noise generation to prevent side-channel attacks. This approach exploits the sparsity among the leakage traces. We model the side-channel as a communication channel, which allows us to use channel capacity to measure the mutual information between the secret and the leakage traces. For a given energy budget in the noise generation, we obtain the optimal design of the artificial noise injection by solving the side-channel's channel capacity minimization problem. The experimental results also validate the effectiveness of our proposed scheme.


翻译:近年来,利用执行过程中泄漏的信息(例如电耗等),暗含秘密信息(例如秘密钥匙)的侧声道攻击(SSCA),通过利用从执行中泄漏的信息(例如秘密钥匙),推断出秘密信息(例如秘密钥匙),已证明近年来对现代加密实施和装置的威胁是不可忽略的。因此,如何防止对加密装置的侧声道攻击已成为一个重要问题。对电动超声道攻击广泛使用的对策之一是将随机噪声序列注入原始渗漏痕迹中。然而,随机噪音的任意注入可能导致装置能源消耗大幅增加,必须找到办法减少噪音生成中的能源量,同时保持侧声道隐蔽。在本文件中,我们提议为人工噪音生成设计一个最佳节能设计,以防止侧声道攻击。这一办法利用渗漏痕迹的偏僻性。我们把侧声道模拟为通信渠道,使我们能够利用频道能力测量秘密与渗漏痕迹之间的相互信息。对于噪音生成的某种特定能源预算,我们通过解决侧声道的最小化能力,获得人工噪音注入的优化设计。

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