错误注入攻击总结（Fault Injection Attack）

1.   什么叫错误注入攻击

错误注入攻击，指在密码芯片设备中通过在密码算法中引入错误，导致密码设备产生错误结果，对错误结果进行分析从而得到密钥。

它比差分能量攻击（DPA，DifferentialPower Analysis）、简单能量攻击（SPA，SimplePower Analysis）、电磁分析攻击（EMA，ElectromagneticAnalysis）都更强大。攻击没有防护的RSA-CRT只需要一个trace（能量迹），AES或者DES需要两个traces。DPA和EMA通常需要上千或者上万条traces，SPA需要少量traces，但不够强大。

 

2.   错误注入攻击的主要方式

a)    Glitch Attack

通过扰乱外部电压或者外部时钟使设备失灵对设备进行攻击，优点是易于实施，但无法对某一个特定的部分进行攻击。现在的大多数芯片都有glitch detector或者DC filter来抵抗攻击。 

b)    Temperature Attack

通过改变外部的温度来扰乱设备的正常运行，从而得到错误结果。

c)    Light Attack

通过激光照射，利用光子扰乱密码设备的正常运行。它可以选择攻击的位置，是最强的攻击方式。由于芯片主要都是在正面进行保护，背面很少采用保护措施。Laser attack可以通过照射背部进行攻击。

 d)    Magnetic Attack

电磁攻击，利用强大的磁场对设备进行干扰。优势在于廉价，但不如Laser attack强。

 

3.   错误的种类：包括永久性错误和暂时性错误

a)    永久性错误

强大，可用于攻击数据（EEPROM、RAM）或者代码（EEPROM），但是难于实现。

 b)    暂时性错误

干扰代码的特定操作过程，包括：跳过子过程skip subroutine, 避免检测avoidtest, 错误执行代码executedifferently, 抓取错误数值fetch wrongvalue, 改变程序计数器modify programcounter等

 

4.   错误注入攻击模型的选择：步骤分两步，首先选择引入哪种错误，然后再选择实践的方式。

a)    Bit v.s. Byte

Bit: 攻击单bit，强大，几乎可以成功攻击所有的密码系统，但难于实现

Byte：攻击整个Byte，由于byte是设备数据的存储和传输的主要方式，所以它比较易于实现

 b)    Specific v.s. Random Value

Specific：把数据设为全0或者全1，理论上比较容易想到的攻击方式

Random Value：利用随机数进行攻击，比较易于实现。

 c)    Static v.s. Computational

Static：用于攻击DSA，攻击点是存储器memory，比较困难

Computational：用于攻击RSA-CRT，在攻击中引入错误操作计算，实现起来比较容易。

 d)    Data v.s. Control

Data：攻击芯片操作中的数据

Control：攻击芯片的操作过程，这种方法比较难于实现，但更加强大。

Reference：

Kim, Chong Hee, and J-J. Quisquater. "Faults, injection methods, and fault attacks." Design & Test of Computers, IEEE 24.6 (2007): 544-545.