Chair of Dependable Nano Computing (CDNC)

Bachelor/Master Thesis: New Challenges in Hardware Implementation Security

  • chair:

    CDNC

  • Kontaktperson:

    M.Sc. Jonas Krautter

  • Description:

    Recent publications on attacks, that target implementations of cryptographic algorithms on microarchitectural and/or electrical levels, introduce new challenges for hardening implementations, which are otherwise secure against cryptanalysis. For instance, unwanted side-channels leak information about secret intermediate computations through voltage fluctuations into untrusted hardware components and attackers are also able to use components out of their intended application to cause system instability and induce faults into security critical hardware. This new attack vector is especially introduced through new, specialized accelerator components and emerging technologies, such as Field Programmable Gate Arrays (FPGAs).
    We offer multiple possible topics for a Bachelor/Master thesis in this field, with the ultimate goal to achieve a better understanding of the underlying issues and mechanisms. Students will be analyzing and developing attacks or possible countermeasures to mitigate attacks on FPGAs and/or microcontrollers. The exact topic of the thesis can be determined based on interest and skillset in a meeting.

    Requirements:

        • Interest in hardware security and willingness to familiarize with the topic
        • Experience with Linux and C
        • Advantage: Experience with microcontroller or FPGA programming (Verilog/VHDL)

    Beschreibung:

    Aufgrund neuer Veröffentlichungen zu Angriffen, die kryptographische Implementierungen auf elektrischer Ebene oder über die Mikroarchitektur betreffen, ergeben sich neue Herausforderungen um solche Implementierungen abzusichern. Seitenkanäle ermöglichen den Zugriff auf geheime Zwischenwerte über nicht vertrauenswürdige Systemkomponenten, welche von Angreifern auch außerhalb ihrer eigentlichen Anwendung verwendet werden können um Instabilität zu erzeugen oder Fehler in kritischer Hardware hervorzurufen. Insbesondere ergeben sich diese neuen Angriffsflächen mit der Einführung neuester Hardware, wie zum Beispiel Field Programmable Gate Arrays (FPGAs).
    In diesem Forschungsfeld sind verschiedene Bachelor- oder Masterarbeiten möglich. Diese zielen darauf ab, die grundlegende Problematik zu vertiefen und Zusammenhänge zu verstehen. Studenten können sowohl Angriffe wie auch Schutzmaßnahmen auf FPGAs und/oder Mikrocontrollern analysieren. Das genaue Thema der Arbeit kann bei einem unverbindlichen Treffen auf Basis der individuellen Interessen und Fähigkeiten festgelegt werden.

    Anforderungen:

        • Interesse an Hardware-Sicherheit und Bereitschaft zur Einarbeitung
        • Erfahrung mit Linux und C
        • Vorteil: Erfahrung mit Mikrocontroller- oder FPGA-Programmierung (Verilog/VHDL)

    Keywords:

    security, hardware, power analysis, side-channel, fault attack, FPGAs, microcontrollers

    Contact/Kontakt:

    Jonas Krautter, jonas.krautter@kit.edu, 0721/608-47586