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Evaluation of Low-Cost Thermal Laser Stimulation for Data Extraction and Key Readout

Krachenfels, Thilo und Lohrke, Heiko und Seifert, Jean-Pierre und Dietz, Enrico und Frohmann, Sven und Hübers, Heinz-Wilhelm (2019) Evaluation of Low-Cost Thermal Laser Stimulation for Data Extraction and Key Readout. Journal of Hardware and Systems Security. Springer. doi: 10.1007/s41635-019-00083-9. ISSN 2509-3428.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1007/s41635-019-00083-9

Kurzfassung

Recent attacks using thermal laser stimulation (TLS) have shown that it is possible to extract cryptographic keys from the battery-backed memory on state-of-the-art field-programmable gate arrays (FPGAs). However, the professional failure analysis microscopes usually employed for these attacks cost in the order of 500k to 1M dollars. In this work, we evaluate the use of a cheaper commercial laser fault injection station retrofitted with a suitable amplifier and light source to enable TLS. We demonstrate that TLS attacks are possible at a hardware cost of around 100k dollars. This constitutes a reduction of the resources required by the attacker by a factor of at least five. We showcase two actual attacks: data extraction from the SRAM memory of a low-power microcontroller and decryption key extraction from a 20-nm technology FPGA device. The strengths and weaknesses of our low-cost approach are then discussed in comparison with the conventional failure analysis equipment approach. In general, this work demonstrates that TLS backside attacks are available at a much lower cost than previously expected.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/133333/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Evaluation of Low-Cost Thermal Laser Stimulation for Data Extraction and Key Readout
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Krachenfels, Thilotkrachenfels (at) sect.tu-berlin.dehttps://orcid.org/0000-0002-8569-2020NICHT SPEZIFIZIERT
Lohrke, Heikolohrke (at) sect.tu-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Seifert, Jean-Pierrejpseifert (at) sect.tu-berlin.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietz, EnricoEnrico.Dietz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frohmann, SvenSven.Frohmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hübers, Heinz-WilhelmHeinz-Wilhelm.Huebers (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8387-4560NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 November 2019
Erschienen in:Journal of Hardware and Systems Security
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1007/s41635-019-00083-9
Verlag:Springer
ISSN:2509-3428
Status:veröffentlicht
Stichwörter:IC security, Optical attacks, Thermal laser stimulation, FPGA security, side channel analysis
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben OptoRob (alt), R - Optische Technologien und Anwendungen
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Hinterlegt von: Frohmann, Sven
Hinterlegt am:10 Jan 2020 08:52
Letzte Änderung:15 Jan 2020 12:09

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