Diplomová práce

Practicality of fault injections on isogeny-based cryptography

Bc. Tomáš Jaroš
Anotace

Postkvantová kryptografia sa snaží zaručiť bezpečnosť aj proti útočníkom vybaveným kvantovými počítačmi, čo vedie k skúmaniu kryptografických schém založených na izogéniách, ako aj je CSIDH. Hoci implementácie s konštantným časom výpočtu znižujú únik informácií cez časovanie, samy osebe nezabraňujú fyzickým útokom (napr. analýze postranných kanálov alebo injektovaniu chýb), ktoré zneužívajú správanie …více

Abstract

Post-quantum cryptography aims to ensure security even against attackers equipped with quantum computers, leading to the exploration of isogeny-based cryptographic schemes, such as CSIDH. While constant-time implementations reduce timing leakage, they do not inherently prevent physical attacks (e.g., side-channel analysis or fault injection) that exploit implementation behaviour. This thesis analyzes …více

Zadání práce
Physical security threats appear at the chip level, where an attacker can measure or physically influence a cryptographic operation performed by the chip's circuit. The side-channel analysis exploits additional sources of information (called physical observations), including timing, power consumption, or electromagnetic emissions (EM), among others. Malicious data modifications can be caused by fault injection, which can be performed using optical, electromagnetic, power, and clock glitches. These attacks seriously threaten modern cryptographic implementations, including recently developed isogeny-based post-quantum schemes. 

In this project, the student analyzes the practicality of fault injections on one of the building blocks of isogeny-based cryptography: chains of isogenies. First, the student defines a theoretical model related to the strength of different attacker models and then analyzes the practical security of these building blocks concerning these attacker models.

The model consists of 2 categories of dummy operations:

  • the first category consists of dummy operations that are only
    additional operations added to make things constant-time; 
  • the second category consists of dummy operations that cancel each
    other out; 
  • Optionally, a protected implementation may be considered.

This work reproduces and tries to potentially extend the work from "Trouble at the CSIDH: Protecting CSIDH with Dummy-Operations against Fault Injection Attacks" (see https://eprint.iacr.org/2020/1005).

The attack will be performed using ChipWhisperer Lite ARM and Husky targets:

  • https://www.newae.com/products/nae-cwlite-arm
  • https://rtfm.newae.com/Capture/ChipWhisperer-Husky/
The division of the tasks within the projects is approximately: 30% programming, 30% literature study, 40% lab work.
Práce zkontrolována:
17. 12. 2025 10:23, Lukasz Michal Chmielewski, PhD, učo 247858
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
30. 1. 2026
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

Lukasz Michal Chmielewski, PhD, učo 247858
KPSK FI MU

Oponent

RNDr. Vojtěch Suchánek
KPSK FI MU

Masarykova univerzita Fakulta informatiky
Plán
Informační bezpečnost
  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.