Evaluation of low power methods against hardware attacks

La consommation des circuits intégrés n'a cessé d'augmenter cette dernière décennie. Avec l'augmentation du prix de l'énergie et la démocratisation des systèmes embarqués, des méthodes permettant de gérer le compromis consommation performance, comme la gestion dynamique de la fréquence et de la tension d'alimentation ou encore du potentiel de substrat, ont été élaborées. Ces méthodes, qui sont de plus en plus couramment mises en œuvre dans les systèmes intégrés, permettent de diminuer la consommation de ceux-ci, et mieux de gérer le compromis consommation performance. Certains de ces circuits, embarquant ces méthodes peuvent avoir à effectuer des opérations traitant des informations confidentielles. Il est donc nécessaire de s'interroger sur l'éventuel impact de ces sur la sécurité des systèmes intégrés. Dans ce contexte, les travaux de thèse reportés dans le présent document, ont eu pour objectif d'analyser la compatibilité de ces méthodes de gestion de la consommation avec la conception de circuits robustes aux attaques matérielles. Plus particulièrement, l'objectif a été de déterminer si ces techniques de conception faible consommation, constituent des obstacles réels ou bien facilitent les attaques matérielles par observation et perturbation exploitant le canal électromagnétique. Dans un premier temps, une étude sur l'efficacité des attaques par observation en présence de gestion aléatoire de la tension, de la fréquence et de la polarisation de substrat a été conduite. Dans un deuxième temps, l'impact de la gestion dynamique des tensions d'alimentation et de substrat sur la capacité à injecter des fautes par médium électromagnétique a été étudié. Ce document présente l'ensemble des résultats de ces analyses.Mots-clés : Attaques Matérielles, Attaques par Canaux Auxiliaires, Attaques par fautes, Canal électromagnétique, DVFS, Body-Biasing.The consumption of integrated circuits has been increasing over the last decade. With the increase of energy prices and the democratization of embedded systems, methods to manage the consumption performance compromise, such as the dynamic management of the frequency and the supply voltage or the substrate potential, were developed. These methods, which are becoming more commonly implemented in integrated systems, allow to reduce the consumption of those latter, and to better manage the tradeoff between consumption and performance.Some of these circuits, embedding these methods, may have to perform some operations with confidential information. It is therefore necessary to consider the possible impact of these methods on the safety of the integrated systems. In this context, the work reported in this thesis aimed to analyze the compatibility of these methods of power management with the design of robust circuits to physical attacks.Specifically, the objective was to determine whether these low-power techniques constitute real obstacles or facilitate the attacks by observation or perturbation exploiting the electromagnetic channel. Initially, a study on the effectiveness of attacks by observation in the presence of random management of voltage, frequency and substrate polarization was done. Secondly, the impact of the dynamic management of supply voltages and substrate polarization on the ability to inject faults by electromagnetic medium was studied. This document presents the overall results of these analyzes. Keyword : Hardware Attacks, Side Channel Attacks, Faults Attacks, Electromagnetic canal, DVFS, Body-biasin