Highly secure cryptographic computations against side-channel attacks

Side channel attacks (SCAs) have been considered as great threats to modern cryptosystems, including RSA and elliptic curve public key cryptosystems. This is because the main computations involved in these systems, as the Modular Exponentiation (ME) in RSA and scalar multiplication (SM) in elliptic curve system, are potentially vulnerable to SCAs. Montgomery Powering Ladder (MPL) has been shown to be a good choice for ME and SM with counter-measures against certain side-channel attacks. However, recent research shows that MPL is still vulnerable to some advanced attacks [21, 30 and 34]. In this thesis, an improved sequence masking technique is proposed to enhance the MPL\u27s resistance towards Differential Power Analysis (DPA). Based on the new technique, a modified MPL with countermeasure in both data and computation sequence is developed and presented. Two efficient hardware architectures for original MPL algorithm are also presented by using binary and radix-4 representations, respectively

The carry leakage on the randomized exponent countermeasure

International audienc

Physical attacks on pairing-based cryptography

In dieser Dissertation analysieren wir Schwächen paarungsbasierter kryptographischer Verfahren gegenüber physikalischen Angriffen wie Seitenkanalangriffen und Fehlerangriffen. Verglichen mit weitverbreiteten Primitiven, beispielsweise basierend auf elliptischen Kurven, ist noch relativ wenig über Angriffsmöglichkeiten aufpaarungsbasierte Verfahren bekannt. Ein Grund dafür ist die hohe Komplexität paarungsbasierter Kryptographie und fehlende Standards für die Festlegung von Parametern, Algorithmen und Verfahren. Des Weiteren läßt sich Wissen aus dem Zusammenhang mit elliptischen Kurven aufgrundstruktureller Unterschiede nicht direkt übertragen. Um ein besseres Verständnis des Problems zu erlangen, präsentieren wir in dieser Arbeit neue physikalische Angriffe auf paarungsbasierte Kryptographie. Unsere Ergebnisse, einschließlich deren praktische Umsetzung, machen deutlich, dass physikalische Angriffe eine Gefahr für die Implementierung paarungsbasierter kryptographischer Verfahren darstellen. Diese Gefahr sollte weiter untersucht und bei der Realisierung dieser Verfahren berücksichtig werden. Weiterhin zeigen unsere Ergebnisse, dass eine Einigung über verwendete Parameter, Algorithmen und Verfahren erzielt werden sollte, um die Komplexität von paarungsbasierter Kryptographie hinischtlich physikalische rAngriffe zu vermindern.In this thesis, we analyze the vulnerability of pairing-based cryptographic schemes against physical attacks like side-channel attacks (SCAs) or fault attacks (FAs). Compared to well-established cryptographic schemes, for example, from standard elliptic curve cryptography (ECC), less is known about weaknesses of pairing-based cryptography (PBC) against those attacks. Reasons for this shortcoming are the complexity of PBC and a missing consensus on parameters, algorithms, and schemes,e.g., in the form of standards. Furthermore, the structural difference between ECC and PBC prevents a direct application of the results from ECC. To get a better understanding of the subject, we present new physical attacks on PBC. Our results, including the practical realizations of our attacks, show that physical attacks are a threat for PBC and need further investigation. Our work also shows that the community should agree on parameters, algorithms, and schemes to reduce the complexity of PBC with respect to physical attacks.Peter Günther ; Supervisor: Prof. Dr. rer. nat. Johannes BlömerTag der Verteidigung: 14.03.2016Universität Paderborn, Univ., Dissertation, 201