CONTRA-MEDIDA POR RANDOMIZAÇÃO DE ACESSO À MEMÓRIA EM ARQUITETURA DE CRIPTOGRAFIA DE CHAVE PÚBLICA

• Main Author: Henes, Felipe Moraes
• Other Authors: Martins, João Baptista dos Santos
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Santa Maria 2017
• Subjects: Criptográfia de Chave Pública; RSA; Exponenciação Modular; Ataques por Canais Laterais; Análise Eletromagnética; SPA; SEMA; Public key Cryptography; Modular Exponentation; Side Channel Attacks; Electromagnetic Analysis; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Online Access: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/5428

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === The expansion of the data communication, due to the large ow of information that pass through these systems has meant that the security becomes an item of constant concern. Even when considering the efficient encryption systems that exists today, which present relevant mathematical protection, some implementations in hardware of these systems will favor the leak of confidential information through side channels attacks, such as power consumption and electromagnetic radiation. Performance issues have fundamental importance in the design of a physical system, however aspects which make the system robust against side channel attacks has gotten more attention nowadays.This work focuses on hardware architectures based on the RSA public key algorithm, proposed by Rivest, Shamir and Adleman in 1977, which presents the modular exponentiation operation, calculated from several modular multiplications, as main operation. The RSA algorithm involves integers in order of 1024 or 2048 bits, so the division inherent in modular multiplications can become a major problem. In order to avoid these divisions, the Montgomery algorithm, proposed in 1985, appears as an efficient alternative. On this context, this dissertation presents a multiplexed architecture based on the properties of the Montgomery's algorithm. Forwarding, an improvement to this architecture is presented, implemented with the randomization of internal memories accesses, in order to increase system robustness against specialized side-channel attacks. Thus, the implemented architecture is exposed to side channels SPA (Simple Power Analysis) and SEMA (Simple Electromagnetig Analysis) and the aspects of security and robustness of the implemented system are evaluated and presented. === A constante expansão dos sistemas de comunicação de dados devido ao grande fluxo de informações que trafegam por estes sistemas tem feito com que a segurança se torne um item de constante preocupação. Mesmo ao considerar-se os eficientes sistemas de criptografia atuais, os quais apresentam relevante proteção matemática, a implementação em hardware destes sistemas tende a propiciar a fuga de informações confidenciais através de ataques por canais laterais, como consumo de potência e emissão eletromagnética. Mesmo sabendo-se que questões de desempenho tem fundamental importância no projeto de um sistema físico, aspectos que tornem o sistema robusto frente a ataques por canais laterais tem obtido maior atenção nos últimos anos. Neste trabalho apresentam-se arquiteturas implementadas em hardware para o cálculo do algoritmo de chave pública RSA, proposto por Rivest, Shamir e Adleman em 1977, o qual tem como principal operarção a exponenciação modular, calculada a partir de várias multiplicações modulares. Sabendo-se que o algoritmo RSA envolve números inteiros da ordem de 1024 ou 2048 bits, a divisão inerente em multiplicações modulares pode tornar-se o grande problema. A fim de que se evite estas divisões, o algoritmo de Montgomery, proposto em 1985, aparece como uma boa alternativa por também trabalhar em um contexto de precisão múltipla e com números na base numérica de potência de dois. Neste contexto apresenta-se inicialmente uma arquitetura multiplexada, baseada nas propriedades de execução do algoritmo de Montgomery. A seguir apresenta-se uma melhoria a esta arquitetura com a implementação da randomização dos acessos as memórias internas, com o objetivo de aumentar a robustez do sistema frente a ataques por canais laterais especializados. Sendo assim, a arquitetura implementada é submetida a ataques por canais laterais SPA (Simple Power Analysis) e SEMA (Simple Electromagnetig Analysis) e os aspectos de segurança e robustez do sistema implementado são analisados e apresentados.