確率密度関数の推定法とMIA成功率に関する一考察

摘要

The probability density function (PDF) of the voltage of AES hardware module is estimated in various ways and applied to Mutual Information Analysis Attacks (MIA). The efficiency of MIA attacks using different PDFs are compared in terms of the number of wave traces required to reveal the entire secret key. We used histogram method and kernel density estimation as nonparametric estimation methods, and maximum likelihood estimation as a parametric method. Our experimental results show that MIA with the maximum likelihood estimation is the best attack method, while MIA with the histogram method requires the most number of wave traces.%AES暗号モジュールの動作時の電圧の確率密度関数を様々な方法で推定し，それらを用いた相互情報量解析攻撃（Mutual Infbrmation Analysis：MIA）を比較した.暗号コアの消費電力と内部状態（レジスタのハミング重みやハミング距離等）の相互情報量を算出するには，これらの確率密度関数を求める必要があるが，それを測定データからどのように推定するかが攻撃成功率に大きく影響する.本研究では，ノンパラメトリックな推定法としてヒストグラム法と核密度推定法，パラメトリックな推定法として正規分布を仮定した母数の最尤推定法を用いて電圧の確率密度関数を求めた.その結果，正規分布の母数の最尤推定を用いたMIAが最も必要なデータ数が少なく，ヒストグラム法を用いたMIAが最も効率が悪いことが明らかとなった.