A Simple Power Analysis Attack on ARIA Key Expansion Based on Hamming Weight Leakage
Aesun Park, Dong‐Guk Han, Jun Rim Choi · 정보보호학회논문지 · 2015
AES, ARIA와 같은 대칭키 암호 알고리즘은 각 라운드 마다 사용되는 라운드 키를 키 확장 메커니즘을 통해 생성한다. 이러한 키 확장 메커니즘이 실행 될 때 소비되는 전력은, 비밀키에 대한 정보를 보유하고 있다는 점에 기인하여, 소수의 전력 파형을 이용한 단순전력분석으로 비밀키의 후보를 현저하게 감소시킬 수 있는 취약점이 존재한다. 그러므로, 이러한 공격에 대한 연구 분석을 통해, 정보 누출을 막을 수 있는 대응방법의 연구가 시급한 실정이다. 국제 표준 암호인 AES의 키 확장 SPA에 대한 연구는 2002년 이후 현재까지 진행되고 있으나, 국내에서 많은 분야에 응용되고 있는 국내 표준 암호 알고리즘 ARIA에 대한 키 확장 SPA 연구의 진행은 미흡하다. 이에 본 논문에서는, 마스킹이 적용되어 있지 않은 ARIA-128 버전 8비트 구현시 키 확장 SPA 공격 시나리오를 제안하고, 실험을 통해 ARIA가 해밍 웨이트 누출 기반 키 확장 SPA 공격에 취약함을 보인다. The symmetric key encryption algorithms, such as the AES or the ARIA, generate round keys by the key expansion mechanism. While the algorithm is executed, key expansion mechanism emits information about the secret key by the power consumption. The vulnerability exists that can reduce significantly the candidate of the secret key by the simple power analysis attack using a small number of the power traces. Therefore, we'll have to study about the attack and the countermeasure to prevent information leakage. While a simple power analysis attack on the AES key expansion has been studied since 2002, ARIA is insufficient. This paper presents a simple power analysis attack on 8-bit implementations of the ARIA-128 key expansion. The presented attack efficiently utilizes this information leakage to substantially reduce the key space that needs to be considered in a brute-force search for the secret key. We show that ARIA is vulnerable to a SPA attack based on hamming weight leakage.