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本文针对 NIST 标准化候选算法 Hamming Quasi-Cyclic (HQC) 密钥封装机制,提出了一种侧信道攻击方法。HQC 是一种基于编码的密钥封装机制,其安全性依赖于稀疏秘密向量的使用。研究者分析了参考实现在 Cortex-M4 平台上生成的汇编代码,发现编译器生成的寄存器溢出导致 64 位字的高低 32 位部分具有不同的泄漏强度。利用这一泄漏表面,他们构建了一个简单的零字区分器,能够通过电磁测量判断秘密向量的机器字是否为零。恢复出的零位置随后被转化为解码提示,将 HQC 密钥恢复问题简化为缩短的综合征解码问题。针对所有 HQC 参数集的分析表明,在 32 位粒度下,HQC-1 中约 88.7% 的机器字为零,使得解码复杂度降至约 2^46 比特操作。实验在 Cortex-M4 上验证了预测的高低半部分不对称性(较强低半部分通道约 500 条迹线,较弱高半部分通道约 5000 条迹线),并以 32 位粒度恢复了 HQC-1 密钥的零字。最后,讨论了消除攻击所利用的稀疏性的实用对策。该研究揭示了 HQC 实现中的侧信道弱点,对后量子密码的物理安全性评估具有重要意义。
💡 推荐理由: HQC 是 NIST 标准化候选,其实现安全性至关重要。该攻击利用编译器引起的泄漏,以少量电磁迹线恢复密钥,属于实用的侧信道攻击。
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