【密码学百科】侧信道攻击：从时序攻击到功耗分析
💡
原文中文，约14600字，阅读约需35分钟。
📝
内容提要
侧信道攻击利用密码算法在物理实现中的泄露（如执行时间、功耗和电磁辐射）来恢复密钥。主要类型包括时序攻击、功耗分析、电磁分析和缓存侧信道。攻击者通过观察计算过程中的副产品逐比特推断出密钥。防御措施包括常量时间编程、掩码技术和冗余计算，以确保实现的安全性。这些攻击挑战了密码学的理论基础，强调了实现细节的重要性。
🎯
关键要点
- 侧信道攻击利用密码算法在物理实现中的泄露来恢复密钥，主要类型包括时序攻击、功耗分析、电磁分析和缓存侧信道。
- 时序侧信道攻击通过测量密码运算的执行时间来推断密钥，攻击者可以通过统计分析消除噪声。
- 功耗侧信道攻击利用电路在处理不同数据时的功耗差异，分为简单功耗分析和差分功耗分析。
- 缓存侧信道攻击通过探测缓存状态的变化来推断密钥，尤其在云计算环境中具有高风险。
- 故障注入攻击通过施加外部干扰迫使设备产生计算错误，从而推导出密钥。
- 防御措施包括常量时间编程、掩码技术、冗余计算等，以确保实现的安全性。
- 侧信道攻击挑战了密码学的理论基础，强调了实现细节的重要性。
❓
延伸问答
什么是侧信道攻击？
侧信道攻击是利用密码算法在物理实现中的泄露（如执行时间、功耗等）来恢复密钥的攻击方式。
时序侧信道攻击是如何工作的？
时序侧信道攻击通过测量密码运算的执行时间，利用不同密钥值导致的时间差异来推断密钥。
功耗侧信道攻击有哪些类型？
功耗侧信道攻击分为简单功耗分析（SPA）和差分功耗分析（DPA），分别通过观察单条功耗曲线和统计分析多条曲线来提取密钥信息。
缓存侧信道攻击在云计算环境中有什么风险？
缓存侧信道攻击在云计算中风险高，因为攻击者可能与受害者共享同一物理CPU核心，从而探测缓存状态变化来推断密钥。
有哪些防御侧信道攻击的措施？
防御措施包括常量时间编程、掩码技术、冗余计算等，以确保实现的安全性。
故障注入攻击是如何进行的？
故障注入攻击通过施加外部干扰，迫使设备产生计算错误，从而利用正确结果与错误结果之间的关系推导出密钥。
➡️
