17、密码设备攻击框架与音频水印算法解析

密码设备攻击框架与音频水印算法解析

密码设备的故障注入攻击

在对被动侧信道分析框架的能力进行展示之后，研究人员将重点转向了主动故障注入，并针对广泛使用的 8 位微控制器 PIC16F687 展开了攻击实验。这里主要目的是展示故障注入能力，而非针对加密算法实施实际攻击。

单故障注入

• 测试场景设定 ：为了尝试跳过微控制器执行的一条指令，研究人员定义了一个简单的测试场景。微控制器运行一个简单程序来检测故障是否成功注入。初始化后，在第一个无限循环中，状态引脚 PIN_STATUS（连接到 FPGA 输入）会持续置为高电平。在后续的无限循环中，该引脚会被拉低，同时另一个状态引脚 PIN_STATUS_2 会反复切换，以此表明微控制器是否仍在正常运行。
• 攻击目标 ：攻击目标是第一个循环末尾的 goto 指令。在没有外部干扰的情况下，被测设备（DUT）永远不会退出这个循环。故障攻击的目的是跳过这条指令，从而使第二个循环得以执行。通过检查 PIN_STATUS = 0 可以检测到这种情况，这意味着故障注入成功。为了进一步确认 DUT 确实在执行第二个循环，还可以测试 PIN_STATUS_2 的切换情况。
• 参数研究 ：研究人员研究了负电压毛刺的影响，因为有报道称这种方法对其他微控制器有效。在该框架中，可以改变以下参数：
  • 毛刺相对于触发上升沿的偏移量 toffset；
  • 毛刺宽度 twidth；
  • 毛刺电压电平 Vlow，即电源电压临时降