Implementing and Evaluating Side-Channel Attacks against JavaCard cryptographic implementations

Bc. Radomír Mann

Diplomová práce

Anotace:

Tato práce se zaměřuje na útoky postranním kanálem pomocí analýzy odběru energie na kryptografických algoritmech běžících na Java kartě (JavaCard). Přesněji vyhodnotím softwarovou implementaci ověřeného šifrování ASCONu (AEAD) s využitím korelační analýzy (CPA) na implementaci útoku, a pro ověření použitelnosti úniku klíče využiji metodu TVLA (Test Vector Leakage Assessment). Nejprve jsem vylepšil čitelnost, efektivitu a použitelnost již existujících skriptů pro útok na šifrovací algoritmus AES-128. Poté jsem naimplementoval útok korelační analýzou na ASCON-128 s využitím společných částí z původního útoku na AES. Porovnal náročnost na implementaci a provedení obou útoků. Nakonec jsem popsal možné ochrany proti útokům postranním kanálem pomocí analýzy odběru energie. Tato práce byla provedena ve spolupráci s CRoCS laboratoří.

Abstract:

This thesis focuses on side-channel attacks via power analysis on cryptographic algorithms running on JavaCard. More specifically, I evaluated the software-based implementation of ASCON authenticated encryption (AEAD) using the correlation power analysis (CPA) for attack implementation and Test Vector Leakage Assessment (TVLA) for verification of key leakage. At first, I improved the readability, efficiency, and usability of the existing CPA attack scripts intended for the AES-128 encryption algorithm. Then, I implemented the CPA attack on the ASCON-128 authenticated encryption algorithm (AEAD) while reusing generic parts of the AES attack. I compared the complexity of execution and implementation for both attacks. Finally, I described possible protections against side-channel attacks through power analysis. This thesis was done in cooperation with the CRoCS laboratory.

Keywords

ASCON, CRoCS, Cryptographic implementations, Cryptography, Security, Side-channel analysis

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 5. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 17. 6. 2025
• Vedoucí: PhD Lukasz Michal Chmielewski
• Oponent: doc. RNDr. Petr Švenda, Ph.D.

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Magisterský studijní program / obor:
Softwarové inženýrství / Nasazení a provoz softwarových systémů