34、基于格的密钥封装机制（KEM）的Rowhammer攻击

基于格的密钥封装机制（KEM）的Rowhammer攻击

1. 研究背景与攻击目标选择

目前，针对后量子方案的Rowhammer攻击研究有限。现有研究主要集中在对PQC KEM Frodo的Rowhammer攻击，且主要针对相对容易保护的密钥生成过程。而本文将展示对目标方案解封装算法的端到端Rowhammer攻击。

基于LPR.PKE的KEM对选择密文攻击（CCA）具有抗性。在这类方案中，使用KEM.KeyGen生成的私钥是非临时的，会长期存储和使用，且密钥生成和封装过程仅执行一次。攻击者需从单次执行中恢复私钥或共享密钥。然而，在解封装算法中，私钥长时间固定，并用于从多个用户推导共享密钥，这虽减少了密钥生成和公钥分发的开销，但也为攻击者提供了便利。攻击者可多次执行解封装操作，收集多个痕迹或在不同位置引入故障，从而优化攻击策略，提高成功概率。因此，攻击者通常选择攻击解封装操作，本文也将其作为攻击目标。

假设攻击者和受害者在同一操作系统中使用两个不同进程，或在同一服务器上使用两个虚拟机。攻击者与执行受害者基于LPR的KEM解封装过程的硬件共享，且可通过提交任意偏好的密文来调用受害者的解封装过程。

2. 并行明文检查（PC）预言机的实现

在KEM.Decaps过程中，解密消息m与公钥进行哈希运算G，结果记为(K′, r)，其中r与消息m组合，作为LPR.PKE.Enc算法后续重新加密过程的输入，生成的密钥K′用于创建有效的共享密钥K。哈希函数G是确定性的，仅依赖于解密消息m和公钥pk。

考虑2t个消息，其中固定的t位改变，而其他n - t位保持不变。这些消息中t位的变化会导致哈希G操作期间的计算产生显著差异，因此LPR.PK