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Design techniques for secure cryptographic circuits in deep submicron technologies

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1 Chapter 1 Physical security in submicron technologies 1.1 Introduction Following the considerations done in the introduction to this thesis, the most important question in physical observable cryptography is how the security level of a cryptographic device re-maps in modern technologies. The trend of reducing dimension and power consumption of a circuit leads to the need of re-evaluate and possibly update the level of security of the entire system. Indeed, physical leakage of a certain implementation designed some years ago can be dramatically different from the leakage of the same implementation designed with a more modern technology. The reason is that the devices are optimized under the perspective of improving the performances in terms of area and power, but these improvements do not take security into account. In this chapter we recall some introductory concepts about digital design flow and cryptography, with the purpose of highlighting the main issues of hardware security for practical applications. Under this perspective, we first provide a brief introduction to the digital VLSI design; more specifically, we will focus on the ASIC design, which is probably the most useful design methodology to describe, in order to better understand and address the most relevant issues about hardware security. After describing the standard design flow for digital circuits, we introduce the topic of physical attacks against cryptographic circuits, with a particular emphasis on Side Channel Attacks (SCAs) [61]. Among SCAs, we focus on Power Analysis Attacks (PAAs) [62], which are the most common and popular examples of SCAs and have been chosen as guide line theme of this thesis work. Then, we will recall some well-known symmetric key encryption schemes as case studies, and the hardware design strategies to build secure digital implementations. Under this perspective, we will provide a brief discussion on the most common countermeasures against PAAs, with a particular focus on circuit level countermeasures, which are based on the adoption of a specific circuit architecture at cell level. For this purpose, we will show that in order to obtain a secure cryptographic circuit, the standard digital design flow needs to be rearranged by introducing some additional steps, which allow to enhance the level of hardware security of the chip, conducting to the so called secure
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Design techniques for secure cryptographic circuits in deep submicron technologies

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Informazioni tesi

  Autore: Simone Bongiovanni
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Dottorato in ingegneria elettronica
Anno: 2015
Docente/Relatore: Alessandro Trifiletti
Correlatore: GiuseppeScotti
Istituito da: Università degli Studi di Roma La Sapienza
Dipartimento: Ingegneria elettronica
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 338

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Parole chiave

digital design
cryptography
leakage
power analysis attacks
side channel attacks
submicron technology
hardware security

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