Fault-enabled chosen-ciphertext attacks on Kyber
Notice bibliographique
Résumé
NIST's PQC standardization process is in the third round, and a first final choice between one of three remaining lattice-based key encapsulation mechanisms is expected by the end of 2021. This makes studying the implementation-security aspect of the candidates a pressing matter. However, while the development of side-channel attacks and corresponding countermeasures has seen continuous interest, fault attacks are still a vastly underdeveloped field. In fact, a first practical fault attack on lattice-based KEMs was demonstrated just very recently by Pessl and Prokop. However, while their attack can bypass some standard fault countermeasures, it may be defeated using shuffling, and their use of skipping faults makes it also highly implementation dependent. Thus, the vulnerability of implementations against fault attacks and the concrete need for countermeasures is still not well understood. In this work, we shine light on this problem and demonstrate new attack paths. Concretely, we show that the combination of fault injections with chosen-ciphertext attacks is a significant threat to implementations and can bypass several countermeasures. We state an attack on Kyber which combines ciphertext manipulation - flipping a single bit of an otherwise valid ciphertext - with a fault that "corrects" the ciphertext again during decapsulation. By then using the Fujisaki-Okamoto transform as an oracle, i.e., observing whether or not decapsulation fails, we derive inequalities involving secret data, from which we may recover the private key. Our attack is not defeated by many standard countermeasures such as shuffling in time or Boolean masking, and the fault may be introduced over a large execution-time interval at several places. In addition, we improve a known recovery technique to efficiently and practically recover the secret key from a smaller number of inequalities compared to the previous method.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».