I. Phương pháp chống tấn công phân tích năng lượng
Phương pháp chống tấn công phân tích năng lượng là trọng tâm của nghiên cứu, tập trung vào việc bảo vệ thuật toán AES trên thẻ thông minh khỏi các cuộc tấn công kênh kề. Tấn công phân tích năng lượng là một trong những phương pháp tấn công phổ biến và nguy hiểm, khai thác năng lượng tiêu thụ của thiết bị để suy ra thông tin mật. Nghiên cứu đề xuất sử dụng kỹ thuật mặt nạ nhúng để che giấu giá trị trung gian, ngăn chặn mối liên hệ giữa năng lượng tiêu thụ và dữ liệu xử lý. Phương pháp này không chỉ đảm bảo tính bảo mật mà còn tối ưu hóa hiệu năng khi triển khai trên thiết bị có tài nguyên hạn chế như thẻ thông minh.
1.1. Tổng quan về tấn công phân tích năng lượng
Tấn công phân tích năng lượng là một dạng tấn công kênh kề, không xâm lấn, khai thác năng lượng tiêu thụ của thiết bị để suy ra thông tin mật. Đặc biệt, thẻ thông minh dễ bị tấn công do thiếu cơ chế bảo vệ vật lý. Nghiên cứu chỉ ra rằng chỉ cần 13 vết năng lượng, kẻ tấn công có thể phá khóa mã hóa AES. Điều này cho thấy sự cấp thiết của việc phát triển các phương pháp chống tấn công hiệu quả.
1.2. Kỹ thuật mặt nạ nhúng
Kỹ thuật mặt nạ nhúng là phương pháp che giấu giá trị trung gian bằng cách sử dụng các giá trị ngẫu nhiên. Phương pháp này cắt đứt mối liên hệ giữa năng lượng tiêu thụ và dữ liệu xử lý, giúp bảo mật thẻ thông minh hiệu quả. Nghiên cứu đề xuất kết hợp mặt nạ nhúng với các phương pháp mặt nạ khác như mặt nạ đầy đủ và mặt nạ nhân để tăng cường tính bảo mật.
II. Ứng dụng kỹ thuật mặt nạ nhúng cho AES
Nghiên cứu tập trung vào việc áp dụng kỹ thuật mặt nạ nhúng cho thuật toán AES trên thẻ thông minh. Phương pháp này sử dụng các công cụ toán học như biến đổi hạ bậc dữ liệu và nhúng trường vành để che giấu giá trị trung gian. Mã hóa AES được cải tiến với kỹ thuật mặt nạ nhúng, đảm bảo tính bảo mật cao hơn và phù hợp với các thiết bị có tài nguyên hạn chế. Nghiên cứu cũng đề xuất thuật toán AES-EM (AES Embedded Mask) để chống lại tấn công phân tích năng lượng.
2.1. Phát triển cơ sở toán học
Nghiên cứu phát triển cơ sở toán học cho kỹ thuật mặt nạ nhúng, bao gồm các phép biến đổi trên trường hữu hạn và phương pháp ánh xạ dữ liệu. Các phép toán này giúp che giấu giá trị trung gian trong quá trình mã hóa AES, đảm bảo tính bảo mật và hiệu năng khi triển khai trên thẻ thông minh.
2.2. Đề xuất thuật toán AES EM
Thuật toán AES-EM được đề xuất dựa trên kỹ thuật mặt nạ nhúng, kết hợp với mặt nạ đầy đủ và mặt nạ nhân. Thuật toán này không chỉ đảm bảo tính bảo mật mà còn tối ưu hóa hiệu năng, phù hợp với các thiết bị có tài nguyên hạn chế như thẻ thông minh. Nghiên cứu cũng đánh giá tính an toàn và hiệu quả của AES-EM thông qua các thử nghiệm thực tế.
III. Triển khai và đánh giá phương pháp
Nghiên cứu triển khai thực nghiệm phương pháp chống tấn công phân tích năng lượng dựa trên kỹ thuật mặt nạ nhúng cho AES trên thẻ thông minh. Hệ thống thực nghiệm được thiết lập để đo lường và phân tích năng lượng tiêu thụ. Kết quả cho thấy AES-EM có khả năng chống lại tấn công phân tích năng lượng hiệu quả, đồng thời đảm bảo hiệu năng khi triển khai trên thẻ thông minh.
3.1. Thiết lập hệ thống thực nghiệm
Hệ thống thực nghiệm được thiết lập để đo lường năng lượng tiêu thụ của thẻ thông minh khi thực thi AES-EM. Các thiết bị đo lường và phần mềm phân tích được sử dụng để thu thập và đánh giá dữ liệu. Kết quả cho thấy kỹ thuật mặt nạ nhúng giúp giảm thiểu rủi ro từ tấn công phân tích năng lượng.
3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm cho thấy AES-EM có khả năng chống lại tấn công phân tích năng lượng hiệu quả. So sánh với các phương pháp mặt nạ khác, kỹ thuật mặt nạ nhúng mang lại tính bảo mật cao hơn và phù hợp với các thiết bị có tài nguyên hạn chế như thẻ thông minh. Nghiên cứu cũng đề xuất hướng phát triển tiếp theo để cải thiện hiệu quả của phương pháp.
