Доказана возможность атаки side-channel на криптоалгоритм эпохи кванта

Доказана возможность атаки side-channel на криптоалгоритм эпохи кванта

Доказана возможность атаки side-channel на криптоалгоритм эпохи кванта

Университетские исследователи проверили устойчивость криптосистемы CRYSTALS-Kyber к атакам по стороннему каналу (side-channel) и обнаружили, что использование машинного обучения позволяет получить закрытый ключ. Результаты, по мнению экспертов, говорят лишь об уязвимости реализации, а не слабости самого алгоритма.

В прошлом году американский Институт стандартов и технологий (NIST) выбрал CRYSTALS-Kyber в качестве кандидата на стандарт шифрования, устойчивого к взлому с помощью квантового компьютера. Данная система с открытым ключом также включена в список криптоалгоритмов, которые АНБ США рекомендует использовать для защиты национальных систем, поэтому в Королевском технологическом институте (Kungliga Tekniska högskolan, KTH) Стокгольма решили оценить ее криптостойкость с помощью концептуальной атаки side-channel.

Для реализации алгоритма исследователи использовали (PDF) процессор ARM Cortex-M4, а для эксплойта — нейросеть, натренированную по методу рекурсивного обучения (recursive learning), специально разработанному в KTH.

Источником информации, позволяющей получить нужные подсказки, являлись слабые флуктуации электропотребления. Команде экспериментаторов удалось усилить слив битов из таких сообщений и ускорить таким образом восстановление содержимого с вероятностью выше 99%.

Созданная методика на основе машинного обучения, по словам авторов исследования, позволяет обойти обычные меры защиты от side-channel — использование масок, перестановки, случайных задержек, кода с постоянным весом, полиморфизма, рандомизации тактовой частоты. Представленный в отчете подход пригоден также для испытания других криптосистем с открытым ключом, использующих теорию решеток.

В комментарии для журналистов представитель NIST подчеркнул, что проведенное в KTH исследование выявило уязвимость реализации CRYSTALS-Kyber, с которой там работали. Сам алгоритм взлому не подвержен, и у экспертов к нему претензий нет.

В России тоже осознают, что прогресс в сфере квантовых вычислений создал новые вызовы, повысив требования к криптозащите данных. Над созданием новых методов трудятся, в числе прочих, в НИЯУ МИФИ; там уже разработали PoC криптопротокола, взломать который не сможет даже квантовый компьютер.

В России разработали защиту квантовых ключей от ослепления детекторов

Специалисты инженерно-квантовой лаборатории «СФБ Лаб» и Центра квантовых технологий МГУ разработали способ защиты систем квантового распределения ключей от ослепления детекторов. Метод позволяет не только заметить атаку, но и сохранить безопасную часть ключа. Решение защищено российским патентом, результаты исследования приняты к публикации в журнале Physical Review Applied.

При атаке ослепления злоумышленник направляет на детектор одиночных фотонов оптическое излучение и лишает его чувствительности.

После этого устройством можно управлять с помощью специально подобранных световых импульсов, подсовывая приёмнику нужные биты. Если всё рассчитать правильно, атакующий узнает ключ, а система не заметит ни лишних ошибок, ни подозрительных срабатываний. Квантовая физика вроде на посту, но аппаратуру переиграли.

Обычные средства защиты умеют обнаружить такое вмешательство, однако после тревоги весь сформированный ключ приходится отправлять в утиль. Новый метод действует тоньше.

Приёмник в случайные моменты незначительно меняет квантовую эффективность детекторов. Злоумышленник не знает их текущего состояния и не может подобрать универсальную энергию импульса: значения для разных режимов различаются более чем в десять раз.

В результате атакующий неизбежно оставляет следы — ошибочные или двойные срабатывания. По их статистике система вычисляет, сколько битов могло оказаться под контролем злоумышленника, и удаляет именно эту часть на этапе усиления секретности. Остальной ключ продолжает использоваться.

Подход проверили на серийном детекторе. Он не требует усложнять оптическую схему и подходит для широкого класса коммерчески доступных устройств. Патент RU 2 856 208 C1 предусматривает варианты реализации для приёмников с одним и двумя детекторами.

RSS: Новости на портале Anti-Malware.ru