サイドチャネル攻撃耐性評価装置、サイドチャネル攻撃耐性評価方法およびプログラム
【課題】秘密情報に関わる信号源とそれ以外のノイズとなる信号源との分離をし、耐性評価精度を向上させる。
【解決手段】サイドチャネル情報測定部２が、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報を測定し、通過帯域決定部４が、ケフレンシ窓の通過帯域を決定し、ケプストラム解析部３が、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対して、ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施し、ＤＳＣＡ耐性評価部５が、ケプストラム解析部３にて解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の暗号装置１のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する。
【解決手段】サイドチャネル情報測定部２が、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報を測定し、通過帯域決定部４が、ケフレンシ窓の通過帯域を決定し、ケプストラム解析部３が、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対して、ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施し、ＤＳＣＡ耐性評価部５が、ケプストラム解析部３にて解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の暗号装置１のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイドチャネル攻撃への耐性評価を実施するサイドチャネル攻撃耐性評価装置、サイドチャネル攻撃耐性評価方法およびプログラムに関し、特に、暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いてサイドチャネル攻撃への耐性評価を実施するサイドチャネル攻撃耐性評価装置、サイドチャネル攻撃耐性評価方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の電子データ化が進む中で、情報の保護、秘匿な通信において、暗号はかかせない技術となっている。暗号はその安全性を保つために、鍵等の秘匿情報が容易に推測できないようにする必要がある。鍵の全数探索や数学的に解読を行う線形解読や差分解読等といった暗号解析方法が知られているが、現実的な時間での解析は不可能な状況といえる。
【０００３】
その一方で、暗号機能付きのＩＣカードや携帯端末などの暗号を実装した装置において、攻撃者が処理時間や消費電力などのサイドチャネル情報を精密に測定できるとの仮定の下で、サイドチャネル情報から秘匿情報の取得を試みるサイドチャネル攻撃とその対策とが大きな研究テーマとなっている。サイドチャネル情報には、攻撃対象である暗号装置内で実行されている処理やデータに関する情報が含まれており、サイドチャネル情報を解析することで、暗号アルゴリズム、処理タイミング、秘密鍵の推定が可能である。このサイドチャネル攻撃の中で、特に強力な攻撃手法として、複数のサイドチャネル情報に対する統計処理によりノイズ等の影響を抑えて秘密情報を推定する差分サイドチャネル解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｄｅ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＳＣＡと称する）がある。ＤＳＣＡには攻撃に用いるサイドチャネル情報の種類によっていくつかの手法があり、消費電力を用いる場合は電力差分解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｏｗｅｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＰＡと称する）（例えば、非特許文献１参照。）、電磁波を用いる場合は電磁波差分解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＥＭＡと称する）（例えば、非特許文献２参照。）と呼ばれるものが存在する。
【０００４】
暗号を実装した装置においては、実用上、サイドチャネル攻撃に対する攻撃耐性（耐タンパ性）が求められる。そのため、サイドチャネル情報から暗号アルゴリズムなどの秘匿情報の推定を困難にする耐タンパ技術の研究がすすめられている。ここで、耐タンパ性とは攻撃に対して、秘匿情報の漏洩や機能の改変を防ぐ性能のことである。耐タンパ技術として、恣意的にサイドチャネル情報に不要な情報を付加することで、サイドチャネル情報から秘匿情報の漏洩を防ぐ耐タンパ手法（例えば、特許文献１参照。）等が提案されている。ここで、上記のような耐タンパ手法を適用することで実際にサイドチャネル攻撃への耐性が向上しているか、耐タンパ手法の有効性を評価する必要がある。
【０００５】
また、実装された暗号装置が本当に安全なのかどうかを確認するため、サイドチャネル攻撃に対する耐性を評価する技術が求められている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００６】
しかしながら、サイドチャネル攻撃耐性を評価するさいに、測定ノイズや環境ノイズなど不要な情報がサイドチャネル情報に加わったり、測定タイミングのズレによって測定波形にズレが発生したりすることで、耐性評価に使用する秘匿情報を示す特徴をサイドチャネル情報から抽出できないことがある。よって、正確にサイドチャネル攻撃耐性を評価するためには、サイドチャネル情報に含まれる不要な情報の除去やズレの補正など、対策が求められる。
【０００７】
位置ズレの影響を軽減する手法としては、周波数差分解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＦＡと称する）（例えば、非特許文献４参照。）がある。
【０００８】
ＤＦＡは、時間領域にて測定されたサイドチャネル情報に対して離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：以下、ＤＦＴと称する）により周波数領域に変換することで周波数成分毎の強度（パワースペクトル）を求め、そのパワースペクトルに対してＤＳＣＡを実施する手法であり、測定時の時間上のズレに対して効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１１６２１５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】P. Kocher, J. Jaffe, and B. Jun, "Introduction to Differential Power Analysis and Related Attacks, ", 1998.
【非特許文献２】K. Gandolfi, C. Mourtel, and F. Olivier, "Electromagnetic Analysis: Concrete Results," CHES 2001, LNCS 2162, pp.251-262, 2001.
【非特許文献３】今井秀樹"情報セキュリティ −安全・安心な社会のために−"，電子情報通信学会誌，2007年，Vol.90，No.5，pp.334−339
【非特許文献４】C. Gebotys, A. Tiu, "EM Analysis of Rijndael and ECC on a Wireless Java-based PDA,"CHES 2005, LNCS 3659, pp. 250-625, 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
暗号装置のＤＳＣＡに対する耐タンパ性評価においては、測定時の位置ズレや他の信号源の影響の無いサイドチャネル情報に対して実施することが望ましい。
【００１２】
しかし、上記で示したＤＦＡは測定時の位置ズレに対しては効果があるものの複数の信号源が畳込まれている場合について考慮されていない。
【００１３】
本発明の目的は、上述した課題を解決するサイドチャネル攻撃耐性評価装置、サイドチャネル攻撃耐性評価方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のサイドチャネル攻撃耐性評価装置は、
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定するサイドチャネル情報測定部と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する通過帯域決定部と、
前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施するケプストラム解析部と、
前記ケプストラム解析部にて解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する差分サイドチャネル攻撃耐性評価部とを有する。
【００１５】
また、本発明のサイドチャネル攻撃耐性評価方法は、
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価方法であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する処理と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する処理と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する処理と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する処理とを行う。
【００１６】
また、本発明のプログラムは、
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置に実行させるためのプログラムであって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する手順と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する手順と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する手順と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する手順とを実行させる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明においては、測定されたサイドチャネル情報に対してケプストラム解析を実施することで、秘密情報に関わる信号源とそれ以外のノイズとなる信号源との分離ができ、耐性評価精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用可能な実施形態に係るサイドチャネル攻撃耐性評価装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示した形態における第１の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した形態における第２の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１に示した形態における第４の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図１に示したサイドチャネル情報測定部にて測定した漏洩電磁波の波形を示す図である。
【図８】図７に示した電磁波波形に対してケプストラム変換処理を実施した波形を示す図である。
【図９】図８に示した波形に対してＤＳＣＡを実施した結果、正しい秘密情報が推測された場合の差分波形を示す図である。
【図１０】図８に示したケプストラムに対して、決定したケフレンシ窓の通過帯域でフィルタリング、ＤＦＴ及び指数計算を行って得たスペクトル系列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用可能な実施形態に係るサイドチャネル攻撃耐性評価装置の概略構成の一例を示す図である。
【００２１】
図１を参照すると、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６には、評価対象の暗号装置１のサイドチャネル情報を測定するサイドチャネル情報測定部２と、サイドチャネル情報測定部２で測定したサイドチャネル情報に対してケプストラム解析を行うケプストラム解析部３と、ケプストラム解析部３にて行われるケプストラム解析におけるケフレンシ窓の最適な通過帯域を決定する通過帯域決定部４と、ＤＳＣＡに対する耐性を評価する差分サイドチャネル攻撃耐性評価部であるＤＳＣＡ耐性評価部５とが設けられている。
【００２２】
暗号装置１は、平文に対する暗号化や暗号文に対する復号化等の暗復号処理を行う装置である。また、暗号装置１は、暗復号処理を実行する種々の情報処理装置が採用可能である。例えば、暗号装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末、ＩＣカード等であっても良い。
【００２３】
サイドチャネル情報測定部２は、暗号装置１が暗復号処理を実施する際に漏洩するサイドチャネル情報を測定する。サイドチャネル情報は、暗号装置１において内部の処理に影響を受ける種々の情報が採用可能である。例えば、電力、電磁波、音、温度等であっても良い。ここで、例えば、電磁波をサイドチャネル情報として用いる場合は、サイドチャネル情報測定部２は、オシロスコープやスペクトラムアナライザ等の測定装置であっても良い。
【００２４】
ケプストラム解析部３は、サイドチャネル情報測定部２にて測定したサイドチャネル情報に基づいて、ＤＦＴやＩｎｖｅｒｓｅ−ＤＦＴ（以下、ＩＤＦＴと称する）、対数変換を用いてケプストラム系列を求める。そして、ケプストラム解析部３は、ケフレンシ系列に対し、ケフレンシ窓を用いてフィルタリング処理を行う。また、ケプストラム解析部３は、フィルタリング処理の結果に対してＤＦＴを用いることで対数振幅スペクトル系列へ変換する。また、ケプストラム解析部３は、対数振幅スペクトル系列への変換結果を指数計算することで、ケプストラム解析済みのスペクトル系列を得る。
【００２５】
なお、ケプストラムの計算方法としては、一般的に様々なものが存在する。ケプストラム解析部３は、それらの中でいずれかの方法を用いてケフレンシ系列やケプストラム解析済みのスペクトル系列を得るものとする。
【００２６】
ケプストラム解析部３からＤＳＣＡ耐性評価部５へ、実施形態に応じて、ケプストラム系列やケプストラム解析済みのスペクトル系列を出力する。なお、ケフレンシ窓の通過帯域は通過帯域決定部４により決定される。ケプストラム系列へ変換することで、畳込まれている信号が異なるケフレンシ領域に出現することになる。ケプストラム系列のままＤＳＣＡを行った場合には、ＤＳＣＡに関連するケフレンシの帯域においてピークが出現し、秘密情報を得ることができる。また、ケプストラム系列に対してケフレンシ窓を掛けることで、畳込まれている信号を分離することができる。そのため、ＤＳＣＡに関連する成分のみ取り出すことで、畳込まれていた成分の影響を軽減することができ、ＤＳＣＡの精度が向上する。
【００２７】
通過帯域決定部４は、ケプストラム解析部３にて使用されるケフレンシ窓の通過帯域を決定する手段である。決定方法として、装置のユーザが入力する方法、データベースに登録してある情報から引用する方法、一度サイドチャネル情報測定部２で測定されたサイドチャネル情報から決定する方法、ＤＳＣＡ耐性評価部５における評価結果に応じて決定する方法などが考えられる。
【００２８】
ＤＳＣＡ耐性評価部５は、ケプストラム解析部３にて処理されたサイドチャネル情報に対してＤＳＣＡを実施し、秘密情報の導出の可否や秘密情報の導出に必要なサイドチャネル情報量について評価を行う。
【００２９】
このような構成を有するサイドチャネル攻撃耐性評価装置６は、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６は、暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析する。
（第１の評価方法）
続いて、本形態における第１の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００３０】
図２は、図１に示した形態における第１の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【００３１】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、通過帯域決定部４でケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ２）。
【００３３】
続いて、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換、通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ３）。
【００３４】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ４）。
【００３５】
このように、ケプストラム解析を実施し、秘密情報に関わる信号源とそれ以外のノイズとなる信号源の分離することで、耐性の評価精度が向上する。
（第２の評価方法）
続いて、本形態における第２の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００３６】
図３は、図１に示した形態における第２の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【００３７】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ１１）。
【００３８】
次に、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換（ケプストラム変換）を行い、サイドチャネル情報のケプストラムを出力する（ステップＳ１２）。
【００３９】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報のケプストラムを用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ１３）。
【００４０】
このように、サイドチャネル情報をケフレンシ系列へ変換することで、秘密情報に関わる信号源とそれ以外のノイズとなる信号源がケフレンシ上で分離しており、それにより耐性の評価精度が向上する。
（第３の評価方法）
続いて、本形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００４１】
図４は、図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ２１）。
【００４３】
次に、通過帯域決定部４で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に応じて、ケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ２２）。
【００４４】
続いて、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換、通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ２３）。
【００４５】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ２４）。
【００４６】
第１の評価方法との違いは、通過帯域決定部４におけるケフレンシ窓の通過帯域の決定に、サイドチャネル情報測定部２で測定したサイドチャネル情報を用いる点である。
【００４７】
このように、サイドチャネル情報からケフレンシ窓の通過帯域を決定することで、ＤＳＣＡに適したケフレンシ窓の通過帯域を決定することができ、その結果、耐性の評価精度が向上する。
【００４８】
なお、サイドチャネル情報を用いたケフレンシ窓の通過帯域の決定方法として、一度ケフレンシ系列へ変換し、ケフレンシ系列に出現するピーク位置を基準として決定する方法が考えられる。
【００４９】
図５は、図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ３１）。
【００５１】
次に、通過帯域決定部４で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換を行い（ステップＳ３２）、ケフレンシ系列のピーク位置を基準としてケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ３３）。
【００５２】
ケフレンシ系列のピーク位置を基準とする場合の帯域としては、そのピーク近傍のみを通過させる、ピークより下のケフレンシ帯域のみ通過させる、ピークより上のケフレンシ帯域のみ通過させるといったものが考えられる。
【００５３】
続いて、ケプストラム解析部３で、通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ３４）。
【００５４】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ３５）。
（第４の評価方法）
続いて、本形態における第４の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００５５】
図６は、図１に示した形態における第４の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【００５６】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ４１）。
【００５７】
次に、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換を行い、サイドチャネル情報のケプストラムを出力する（ステップＳ４２）。
【００５８】
そして、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報のケプストラムを用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ４３）。
【００５９】
続けて、評価結果を通過帯域決定部４へ出力し、通過帯域決定部４にて評価結果に応じてケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ４４）。具体的には、当該結果から得られたケフレンシ成分を基準として、ケフレンシ窓の通過帯域を決定する。
【００６０】
続いて、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換、ステップＳ４４にて通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ４５）。
【００６１】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ４６）。
【００６２】
第１の評価方法との違いは、一度ケプストラムを用いてＤＳＣＡを実施して、その結果に基づいて通過帯域決定部４におけるケフレンシ窓の通過帯域の決定を行う点である。
【００６３】
ケプストラムを用いたＤＳＣＡにおいて、正しい秘密情報を推測した場合には、特定のケフレンシ成分において高いピーク（強度）が発生する。このピークが発生したケフレンシ成分を基準として通過帯域決定部４におけるケフレンシ窓の通過帯域として決定する。つまり、通過帯域決定部４は、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報のケプストラムにおいて、高い強度を持つケフレンシ成分に基づいてケフレンシ窓の通過帯域を決定する。
【００６４】
ＤＳＣＡの結果におけるピーク位置を基準とする場合の帯域としては、そのピーク近傍のみを通過させる、ピーク近傍とピーク以下のケフレンシ帯域のみ通過させる、ピーク近傍とピーク以上のケフレンシ帯域のみ通過させるといったものが考えられる。
【００６５】
解析結果から得られるケフレンシ成分をケフレンシ窓の通過帯域としてフィルタリングを行うことで、ＤＳＣＡに最適なケプストラム解析を実現でき、高精度なサイドチャネル攻撃耐性評価が可能となる。
（実施例）
上述した第４の評価方法において、暗号を実施可能な評価ボード（暗号装置１）においてＤＥＳを実装し、オシロスコープ（サイドチャネル情報測定部２）を用いて、暗号処理中の評価ボードから漏洩する電磁波（サイドチャネル情報）を測定し、測定した電磁波波形を用いてサイドチャネル攻撃耐性を評価する場合を例に挙げて説明する。
【００６６】
まず、評価ボードにＤＥＳを実装し、複数の平文に対して暗号処理を実施し、それぞれの平文に対応する漏洩電磁波を測定する。
【００６７】
図７は、図１に示したサイドチャネル情報測定部２にて測定した漏洩電磁波の波形を示す図である。
【００６８】
続いて、測定した全ての電磁波波形に対してケプストラム変換処理を実施する。
【００６９】
図８は、図７に示した電磁波波形に対してケプストラム変換処理を実施した波形を示す図である。
【００７０】
図７に示した電磁波波形に対してケプストラム変換処理を施すことで、図８に示すようなケフレンシ対振幅の波形を得る。
【００７１】
次に、求めたケプストラムに対して、ＤＳＣＡを実施する。ここで、ＤＥＳへのＤＳＣＡ解析では、選択関数としてＤＥＳの最終の１６ラウンドにおけるＦ関数内のＳ−ＢＯＸ出力を用いる。Ｆ関数は８種類のＳ−ＢＯＸを有し，各Ｓ−ＢＯＸは６ビット入力４ビット出力の非線形テーブルを持っており、各Ｓ−ＢＯＸの出力４ビットについて１ビットずつ選択関数を定義し、計３２種類の選択関数に対して３２通りの解析を実施する。１つの選択関数においては、各Ｓ−ＢＯＸの入力である６ビットに対応する６４通りの秘密情報が推測される。ここでは、３２種類ある選択関数のうち、任意の１種類の選択関数を用いてＤＳＣＡを実施する。
【００７２】
ＤＳＣＡを実施した結果、正しい秘密情報が推測された場合において差分波形が得られる。
【００７３】
図９は、図８に示した波形に対してＤＳＣＡを実施した結果、正しい秘密情報が推測された場合の差分波形を示す図である。
【００７４】
次に、この差分波形において高いピーク（強度）を示しているケプストラム成分を選択し、ケフレンシ窓の通過帯域とする。ここで、通過帯域の選択方法としては、最も高いピークである５０近傍となる２５〜７５を通過帯域として選択した。
【００７５】
続けて、決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、図８に示したケプストラムに対してフィルタリングを実施する。そして、ＤＦＴを実施し、さらに指数計算を行うことで、ケプストラム解析済みのスペクトル系列を得る。
【００７６】
図１０は、図８に示したケプストラムに対して、決定したケフレンシ窓の通過帯域でフィルタリング、ＤＦＴ及び指数計算を行って得たスペクトル系列を示す図である。
【００７７】
そして、得られたスペクトル系列に対してＤＳＣＡを実施する。ここでは、計３２種類の選択関数に対して３２通りの解析を実施し、それぞれで６４通りの秘密情報を推測する。最後に、ＤＳＣＡの結果によって、サイドチャネル攻撃耐性の評価を行う。
【００７８】
なお、上述した「評価」とは、ケプストラム解析部３における解析の結果得られた値と、あらかじめ設定されている条件とを比較することにより、暗号装置１のサイドチャネル攻撃への可否を判定するものである。例えば、ケプストラム解析部３における解析の結果得られた値が、あらかじめ設定されている条件を満たすものである場合、暗号装置１のサイドチャネル攻撃への耐性があると判定する。
【００７９】
このように本発明においては、ケプストラム解析によりサイドチャネル情報に畳込まれた不要な信号を除去することで、高精度な耐タンパ性評価を可能とする。
【００８０】
上述したサイドチャネル攻撃耐性評価装置６に設けられた各構成要素が行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）をサイドチャネル攻撃耐性評価装置６にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをサイドチャネル攻撃耐性評価装置６に読み込ませ、実行するものであっても良い。サイドチャネル攻撃耐性評価装置６にて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＣＤなどの移設可能な記録媒体の他、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６に内蔵されたＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリやＨＤＤ等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６に設けられたＣＰＵ（不図示）にて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
【符号の説明】
【００８１】
１ 暗号装置
２ サイドチャネル情報測定部
３ ケプストラム解析部
４ 通過帯域決定部
５ 差分サイドチャネル攻撃耐性評価部
６ サイドチャネル攻撃耐性評価装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイドチャネル攻撃への耐性評価を実施するサイドチャネル攻撃耐性評価装置、サイドチャネル攻撃耐性評価方法およびプログラムに関し、特に、暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いてサイドチャネル攻撃への耐性評価を実施するサイドチャネル攻撃耐性評価装置、サイドチャネル攻撃耐性評価方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報の電子データ化が進む中で、情報の保護、秘匿な通信において、暗号はかかせない技術となっている。暗号はその安全性を保つために、鍵等の秘匿情報が容易に推測できないようにする必要がある。鍵の全数探索や数学的に解読を行う線形解読や差分解読等といった暗号解析方法が知られているが、現実的な時間での解析は不可能な状況といえる。
【０００３】
その一方で、暗号機能付きのＩＣカードや携帯端末などの暗号を実装した装置において、攻撃者が処理時間や消費電力などのサイドチャネル情報を精密に測定できるとの仮定の下で、サイドチャネル情報から秘匿情報の取得を試みるサイドチャネル攻撃とその対策とが大きな研究テーマとなっている。サイドチャネル情報には、攻撃対象である暗号装置内で実行されている処理やデータに関する情報が含まれており、サイドチャネル情報を解析することで、暗号アルゴリズム、処理タイミング、秘密鍵の推定が可能である。このサイドチャネル攻撃の中で、特に強力な攻撃手法として、複数のサイドチャネル情報に対する統計処理によりノイズ等の影響を抑えて秘密情報を推定する差分サイドチャネル解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｄｅ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＳＣＡと称する）がある。ＤＳＣＡには攻撃に用いるサイドチャネル情報の種類によっていくつかの手法があり、消費電力を用いる場合は電力差分解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｏｗｅｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＰＡと称する）（例えば、非特許文献１参照。）、電磁波を用いる場合は電磁波差分解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＥＭＡと称する）（例えば、非特許文献２参照。）と呼ばれるものが存在する。
【０００４】
暗号を実装した装置においては、実用上、サイドチャネル攻撃に対する攻撃耐性（耐タンパ性）が求められる。そのため、サイドチャネル情報から暗号アルゴリズムなどの秘匿情報の推定を困難にする耐タンパ技術の研究がすすめられている。ここで、耐タンパ性とは攻撃に対して、秘匿情報の漏洩や機能の改変を防ぐ性能のことである。耐タンパ技術として、恣意的にサイドチャネル情報に不要な情報を付加することで、サイドチャネル情報から秘匿情報の漏洩を防ぐ耐タンパ手法（例えば、特許文献１参照。）等が提案されている。ここで、上記のような耐タンパ手法を適用することで実際にサイドチャネル攻撃への耐性が向上しているか、耐タンパ手法の有効性を評価する必要がある。
【０００５】
また、実装された暗号装置が本当に安全なのかどうかを確認するため、サイドチャネル攻撃に対する耐性を評価する技術が求められている（例えば、非特許文献３参照）。
【０００６】
しかしながら、サイドチャネル攻撃耐性を評価するさいに、測定ノイズや環境ノイズなど不要な情報がサイドチャネル情報に加わったり、測定タイミングのズレによって測定波形にズレが発生したりすることで、耐性評価に使用する秘匿情報を示す特徴をサイドチャネル情報から抽出できないことがある。よって、正確にサイドチャネル攻撃耐性を評価するためには、サイドチャネル情報に含まれる不要な情報の除去やズレの補正など、対策が求められる。
【０００７】
位置ズレの影響を軽減する手法としては、周波数差分解析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＤＦＡと称する）（例えば、非特許文献４参照。）がある。
【０００８】
ＤＦＡは、時間領域にて測定されたサイドチャネル情報に対して離散フーリエ変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：以下、ＤＦＴと称する）により周波数領域に変換することで周波数成分毎の強度（パワースペクトル）を求め、そのパワースペクトルに対してＤＳＣＡを実施する手法であり、測定時の時間上のズレに対して効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１１６２１５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】P. Kocher, J. Jaffe, and B. Jun, "Introduction to Differential Power Analysis and Related Attacks, ", 1998.
【非特許文献２】K. Gandolfi, C. Mourtel, and F. Olivier, "Electromagnetic Analysis: Concrete Results," CHES 2001, LNCS 2162, pp.251-262, 2001.
【非特許文献３】今井秀樹"情報セキュリティ −安全・安心な社会のために−"，電子情報通信学会誌，2007年，Vol.90，No.5，pp.334−339
【非特許文献４】C. Gebotys, A. Tiu, "EM Analysis of Rijndael and ECC on a Wireless Java-based PDA,"CHES 2005, LNCS 3659, pp. 250-625, 2005.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
暗号装置のＤＳＣＡに対する耐タンパ性評価においては、測定時の位置ズレや他の信号源の影響の無いサイドチャネル情報に対して実施することが望ましい。
【００１２】
しかし、上記で示したＤＦＡは測定時の位置ズレに対しては効果があるものの複数の信号源が畳込まれている場合について考慮されていない。
【００１３】
本発明の目的は、上述した課題を解決するサイドチャネル攻撃耐性評価装置、サイドチャネル攻撃耐性評価方法およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のサイドチャネル攻撃耐性評価装置は、
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定するサイドチャネル情報測定部と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する通過帯域決定部と、
前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施するケプストラム解析部と、
前記ケプストラム解析部にて解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する差分サイドチャネル攻撃耐性評価部とを有する。
【００１５】
また、本発明のサイドチャネル攻撃耐性評価方法は、
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価方法であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する処理と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する処理と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する処理と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する処理とを行う。
【００１６】
また、本発明のプログラムは、
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置に実行させるためのプログラムであって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する手順と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する手順と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する手順と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する手順とを実行させる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明においては、測定されたサイドチャネル情報に対してケプストラム解析を実施することで、秘密情報に関わる信号源とそれ以外のノイズとなる信号源との分離ができ、耐性評価精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用可能な実施形態に係るサイドチャネル攻撃耐性評価装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示した形態における第１の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した形態における第２の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１に示した形態における第４の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図１に示したサイドチャネル情報測定部にて測定した漏洩電磁波の波形を示す図である。
【図８】図７に示した電磁波波形に対してケプストラム変換処理を実施した波形を示す図である。
【図９】図８に示した波形に対してＤＳＣＡを実施した結果、正しい秘密情報が推測された場合の差分波形を示す図である。
【図１０】図８に示したケプストラムに対して、決定したケフレンシ窓の通過帯域でフィルタリング、ＤＦＴ及び指数計算を行って得たスペクトル系列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明を適用可能な実施形態に係るサイドチャネル攻撃耐性評価装置の概略構成の一例を示す図である。
【００２１】
図１を参照すると、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６には、評価対象の暗号装置１のサイドチャネル情報を測定するサイドチャネル情報測定部２と、サイドチャネル情報測定部２で測定したサイドチャネル情報に対してケプストラム解析を行うケプストラム解析部３と、ケプストラム解析部３にて行われるケプストラム解析におけるケフレンシ窓の最適な通過帯域を決定する通過帯域決定部４と、ＤＳＣＡに対する耐性を評価する差分サイドチャネル攻撃耐性評価部であるＤＳＣＡ耐性評価部５とが設けられている。
【００２２】
暗号装置１は、平文に対する暗号化や暗号文に対する復号化等の暗復号処理を行う装置である。また、暗号装置１は、暗復号処理を実行する種々の情報処理装置が採用可能である。例えば、暗号装置１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯端末、ＩＣカード等であっても良い。
【００２３】
サイドチャネル情報測定部２は、暗号装置１が暗復号処理を実施する際に漏洩するサイドチャネル情報を測定する。サイドチャネル情報は、暗号装置１において内部の処理に影響を受ける種々の情報が採用可能である。例えば、電力、電磁波、音、温度等であっても良い。ここで、例えば、電磁波をサイドチャネル情報として用いる場合は、サイドチャネル情報測定部２は、オシロスコープやスペクトラムアナライザ等の測定装置であっても良い。
【００２４】
ケプストラム解析部３は、サイドチャネル情報測定部２にて測定したサイドチャネル情報に基づいて、ＤＦＴやＩｎｖｅｒｓｅ−ＤＦＴ（以下、ＩＤＦＴと称する）、対数変換を用いてケプストラム系列を求める。そして、ケプストラム解析部３は、ケフレンシ系列に対し、ケフレンシ窓を用いてフィルタリング処理を行う。また、ケプストラム解析部３は、フィルタリング処理の結果に対してＤＦＴを用いることで対数振幅スペクトル系列へ変換する。また、ケプストラム解析部３は、対数振幅スペクトル系列への変換結果を指数計算することで、ケプストラム解析済みのスペクトル系列を得る。
【００２５】
なお、ケプストラムの計算方法としては、一般的に様々なものが存在する。ケプストラム解析部３は、それらの中でいずれかの方法を用いてケフレンシ系列やケプストラム解析済みのスペクトル系列を得るものとする。
【００２６】
ケプストラム解析部３からＤＳＣＡ耐性評価部５へ、実施形態に応じて、ケプストラム系列やケプストラム解析済みのスペクトル系列を出力する。なお、ケフレンシ窓の通過帯域は通過帯域決定部４により決定される。ケプストラム系列へ変換することで、畳込まれている信号が異なるケフレンシ領域に出現することになる。ケプストラム系列のままＤＳＣＡを行った場合には、ＤＳＣＡに関連するケフレンシの帯域においてピークが出現し、秘密情報を得ることができる。また、ケプストラム系列に対してケフレンシ窓を掛けることで、畳込まれている信号を分離することができる。そのため、ＤＳＣＡに関連する成分のみ取り出すことで、畳込まれていた成分の影響を軽減することができ、ＤＳＣＡの精度が向上する。
【００２７】
通過帯域決定部４は、ケプストラム解析部３にて使用されるケフレンシ窓の通過帯域を決定する手段である。決定方法として、装置のユーザが入力する方法、データベースに登録してある情報から引用する方法、一度サイドチャネル情報測定部２で測定されたサイドチャネル情報から決定する方法、ＤＳＣＡ耐性評価部５における評価結果に応じて決定する方法などが考えられる。
【００２８】
ＤＳＣＡ耐性評価部５は、ケプストラム解析部３にて処理されたサイドチャネル情報に対してＤＳＣＡを実施し、秘密情報の導出の可否や秘密情報の導出に必要なサイドチャネル情報量について評価を行う。
【００２９】
このような構成を有するサイドチャネル攻撃耐性評価装置６は、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６は、暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析する。
（第１の評価方法）
続いて、本形態における第１の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００３０】
図２は、図１に示した形態における第１の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【００３１】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ１）。
【００３２】
次に、通過帯域決定部４でケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ２）。
【００３３】
続いて、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換、通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ３）。
【００３４】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ４）。
【００３５】
このように、ケプストラム解析を実施し、秘密情報に関わる信号源とそれ以外のノイズとなる信号源の分離することで、耐性の評価精度が向上する。
（第２の評価方法）
続いて、本形態における第２の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００３６】
図３は、図１に示した形態における第２の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【００３７】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ１１）。
【００３８】
次に、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換（ケプストラム変換）を行い、サイドチャネル情報のケプストラムを出力する（ステップＳ１２）。
【００３９】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報のケプストラムを用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ１３）。
【００４０】
このように、サイドチャネル情報をケフレンシ系列へ変換することで、秘密情報に関わる信号源とそれ以外のノイズとなる信号源がケフレンシ上で分離しており、それにより耐性の評価精度が向上する。
（第３の評価方法）
続いて、本形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００４１】
図４は、図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ２１）。
【００４３】
次に、通過帯域決定部４で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に応じて、ケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ２２）。
【００４４】
続いて、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換、通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ２３）。
【００４５】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ２４）。
【００４６】
第１の評価方法との違いは、通過帯域決定部４におけるケフレンシ窓の通過帯域の決定に、サイドチャネル情報測定部２で測定したサイドチャネル情報を用いる点である。
【００４７】
このように、サイドチャネル情報からケフレンシ窓の通過帯域を決定することで、ＤＳＣＡに適したケフレンシ窓の通過帯域を決定することができ、その結果、耐性の評価精度が向上する。
【００４８】
なお、サイドチャネル情報を用いたケフレンシ窓の通過帯域の決定方法として、一度ケフレンシ系列へ変換し、ケフレンシ系列に出現するピーク位置を基準として決定する方法が考えられる。
【００４９】
図５は、図１に示した形態における第３の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ３１）。
【００５１】
次に、通過帯域決定部４で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換を行い（ステップＳ３２）、ケフレンシ系列のピーク位置を基準としてケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ３３）。
【００５２】
ケフレンシ系列のピーク位置を基準とする場合の帯域としては、そのピーク近傍のみを通過させる、ピークより下のケフレンシ帯域のみ通過させる、ピークより上のケフレンシ帯域のみ通過させるといったものが考えられる。
【００５３】
続いて、ケプストラム解析部３で、通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ３４）。
【００５４】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ３５）。
（第４の評価方法）
続いて、本形態における第４の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法について説明する。
【００５５】
図６は、図１に示した形態における第４の差分サイドチャネル攻撃耐性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【００５６】
まず、評価対象の暗号装置１から漏洩するサイドチャネル情報をサイドチャネル情報測定部２で測定する（ステップＳ４１）。
【００５７】
次に、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換を行い、サイドチャネル情報のケプストラムを出力する（ステップＳ４２）。
【００５８】
そして、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報のケプストラムを用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ４３）。
【００５９】
続けて、評価結果を通過帯域決定部４へ出力し、通過帯域決定部４にて評価結果に応じてケフレンシ窓の通過帯域を決定する（ステップＳ４４）。具体的には、当該結果から得られたケフレンシ成分を基準として、ケフレンシ窓の通過帯域を決定する。
【００６０】
続いて、ケプストラム解析部３で、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報に対してケフレンシ系列への変換、ステップＳ４４にて通過帯域決定部４が決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいたフィルタリング、およびスペクトル系列の算出といったケプストラム解析を行い、ケプストラム解析済みのサイドチャネル情報を出力する（ステップＳ４５）。
【００６１】
最後に、ケプストラム解析部３から出力されてきたサイドチャネル情報を用いて、ＤＳＣＡ耐性評価部５において、評価対象のＤＳＣＡ耐性評価を実施する（ステップＳ４６）。
【００６２】
第１の評価方法との違いは、一度ケプストラムを用いてＤＳＣＡを実施して、その結果に基づいて通過帯域決定部４におけるケフレンシ窓の通過帯域の決定を行う点である。
【００６３】
ケプストラムを用いたＤＳＣＡにおいて、正しい秘密情報を推測した場合には、特定のケフレンシ成分において高いピーク（強度）が発生する。このピークが発生したケフレンシ成分を基準として通過帯域決定部４におけるケフレンシ窓の通過帯域として決定する。つまり、通過帯域決定部４は、サイドチャネル情報測定部２が測定したサイドチャネル情報のケプストラムにおいて、高い強度を持つケフレンシ成分に基づいてケフレンシ窓の通過帯域を決定する。
【００６４】
ＤＳＣＡの結果におけるピーク位置を基準とする場合の帯域としては、そのピーク近傍のみを通過させる、ピーク近傍とピーク以下のケフレンシ帯域のみ通過させる、ピーク近傍とピーク以上のケフレンシ帯域のみ通過させるといったものが考えられる。
【００６５】
解析結果から得られるケフレンシ成分をケフレンシ窓の通過帯域としてフィルタリングを行うことで、ＤＳＣＡに最適なケプストラム解析を実現でき、高精度なサイドチャネル攻撃耐性評価が可能となる。
（実施例）
上述した第４の評価方法において、暗号を実施可能な評価ボード（暗号装置１）においてＤＥＳを実装し、オシロスコープ（サイドチャネル情報測定部２）を用いて、暗号処理中の評価ボードから漏洩する電磁波（サイドチャネル情報）を測定し、測定した電磁波波形を用いてサイドチャネル攻撃耐性を評価する場合を例に挙げて説明する。
【００６６】
まず、評価ボードにＤＥＳを実装し、複数の平文に対して暗号処理を実施し、それぞれの平文に対応する漏洩電磁波を測定する。
【００６７】
図７は、図１に示したサイドチャネル情報測定部２にて測定した漏洩電磁波の波形を示す図である。
【００６８】
続いて、測定した全ての電磁波波形に対してケプストラム変換処理を実施する。
【００６９】
図８は、図７に示した電磁波波形に対してケプストラム変換処理を実施した波形を示す図である。
【００７０】
図７に示した電磁波波形に対してケプストラム変換処理を施すことで、図８に示すようなケフレンシ対振幅の波形を得る。
【００７１】
次に、求めたケプストラムに対して、ＤＳＣＡを実施する。ここで、ＤＥＳへのＤＳＣＡ解析では、選択関数としてＤＥＳの最終の１６ラウンドにおけるＦ関数内のＳ−ＢＯＸ出力を用いる。Ｆ関数は８種類のＳ−ＢＯＸを有し，各Ｓ−ＢＯＸは６ビット入力４ビット出力の非線形テーブルを持っており、各Ｓ−ＢＯＸの出力４ビットについて１ビットずつ選択関数を定義し、計３２種類の選択関数に対して３２通りの解析を実施する。１つの選択関数においては、各Ｓ−ＢＯＸの入力である６ビットに対応する６４通りの秘密情報が推測される。ここでは、３２種類ある選択関数のうち、任意の１種類の選択関数を用いてＤＳＣＡを実施する。
【００７２】
ＤＳＣＡを実施した結果、正しい秘密情報が推測された場合において差分波形が得られる。
【００７３】
図９は、図８に示した波形に対してＤＳＣＡを実施した結果、正しい秘密情報が推測された場合の差分波形を示す図である。
【００７４】
次に、この差分波形において高いピーク（強度）を示しているケプストラム成分を選択し、ケフレンシ窓の通過帯域とする。ここで、通過帯域の選択方法としては、最も高いピークである５０近傍となる２５〜７５を通過帯域として選択した。
【００７５】
続けて、決定したケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、図８に示したケプストラムに対してフィルタリングを実施する。そして、ＤＦＴを実施し、さらに指数計算を行うことで、ケプストラム解析済みのスペクトル系列を得る。
【００７６】
図１０は、図８に示したケプストラムに対して、決定したケフレンシ窓の通過帯域でフィルタリング、ＤＦＴ及び指数計算を行って得たスペクトル系列を示す図である。
【００７７】
そして、得られたスペクトル系列に対してＤＳＣＡを実施する。ここでは、計３２種類の選択関数に対して３２通りの解析を実施し、それぞれで６４通りの秘密情報を推測する。最後に、ＤＳＣＡの結果によって、サイドチャネル攻撃耐性の評価を行う。
【００７８】
なお、上述した「評価」とは、ケプストラム解析部３における解析の結果得られた値と、あらかじめ設定されている条件とを比較することにより、暗号装置１のサイドチャネル攻撃への可否を判定するものである。例えば、ケプストラム解析部３における解析の結果得られた値が、あらかじめ設定されている条件を満たすものである場合、暗号装置１のサイドチャネル攻撃への耐性があると判定する。
【００７９】
このように本発明においては、ケプストラム解析によりサイドチャネル情報に畳込まれた不要な信号を除去することで、高精度な耐タンパ性評価を可能とする。
【００８０】
上述したサイドチャネル攻撃耐性評価装置６に設けられた各構成要素が行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）をサイドチャネル攻撃耐性評価装置６にて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムをサイドチャネル攻撃耐性評価装置６に読み込ませ、実行するものであっても良い。サイドチャネル攻撃耐性評価装置６にて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、ＣＤなどの移設可能な記録媒体の他、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６に内蔵されたＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリやＨＤＤ等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、サイドチャネル攻撃耐性評価装置６に設けられたＣＰＵ（不図示）にて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
【符号の説明】
【００８１】
１ 暗号装置
２ サイドチャネル情報測定部
３ ケプストラム解析部
４ 通過帯域決定部
５ 差分サイドチャネル攻撃耐性評価部
６ サイドチャネル攻撃耐性評価装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定するサイドチャネル情報測定部と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する通過帯域決定部と、
前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施するケプストラム解析部と、
前記ケプストラム解析部にて解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する差分サイドチャネル攻撃耐性評価部とを有するサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項２】
請求項１記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記ケプストラム解析部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報のケプストラム変換を実施し、
前記差分サイドチャネル攻撃耐性評価部は、前記ケプストラム変換が実施されたサイドチャネル情報に対して、差分サイドチャネル攻撃耐性評価を実施することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項３】
請求項１記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記通過帯域決定部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報に基づいて、前記ケフレンシ窓の通過帯域を決定することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項４】
請求項３記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記通過帯域決定部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報のケプストラムにおいて、高い強度を持つケフレンシ成分に基づいて、前記ケフレンシ窓の通過帯域を決定することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項５】
請求項１記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記通過帯域決定部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報のケプストラムに対して、差分サイドチャネル解析を実施し、該解析の結果から得られたケフレンシ成分を基準として、前記ケフレンシ窓の通過帯域を決定することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項６】
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価方法であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する処理と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する処理と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する処理と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する処理とを行うサイドチャネル攻撃耐性評価方法。
【請求項７】
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置に、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する手順と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する手順と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する手順と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する手順とを実行させるためのプログラム。
【請求項１】
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定するサイドチャネル情報測定部と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する通過帯域決定部と、
前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施するケプストラム解析部と、
前記ケプストラム解析部にて解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する差分サイドチャネル攻撃耐性評価部とを有するサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項２】
請求項１記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記ケプストラム解析部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報のケプストラム変換を実施し、
前記差分サイドチャネル攻撃耐性評価部は、前記ケプストラム変換が実施されたサイドチャネル情報に対して、差分サイドチャネル攻撃耐性評価を実施することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項３】
請求項１記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記通過帯域決定部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報に基づいて、前記ケフレンシ窓の通過帯域を決定することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項４】
請求項３記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記通過帯域決定部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報のケプストラムにおいて、高い強度を持つケフレンシ成分に基づいて、前記ケフレンシ窓の通過帯域を決定することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項５】
請求項１記載のサイドチャネル攻撃耐性評価装置において、
前記通過帯域決定部は、前記サイドチャネル情報測定部が測定したサイドチャネル情報のケプストラムに対して、差分サイドチャネル解析を実施し、該解析の結果から得られたケフレンシ成分を基準として、前記ケフレンシ窓の通過帯域を決定することを特徴とするサイドチャネル攻撃耐性評価装置。
【請求項６】
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価方法であって、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する処理と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する処理と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する処理と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する処理とを行うサイドチャネル攻撃耐性評価方法。
【請求項７】
暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を用いて暗号化の内部処理や秘匿情報を解析するサイドチャネル攻撃耐性評価装置に、
評価対象の暗号装置から漏洩するサイドチャネル情報を測定する手順と、
ケフレンシ窓の通過帯域を決定する手順と、
前記測定したサイドチャネル情報に対して、前記ケフレンシ窓の通過帯域に基づいて、ケプストラム解析を実施する手順と、
前記解析されたサイドチャネル情報に基づいて、評価対象の前記暗号装置のサイドチャネル攻撃への耐性の可否を判定する手順とを実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−８０３４４（Ｐ２０１２−８０３４４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３９９３（Ｐ２０１０−２２３９９３）
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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