情報機器の物理構造がコモンモード電流の周波数スペクトルに与える影響

摘要

暗号デバイスの周囲に放射される電磁波は内部の処理動作を反映しており，この電磁波を解析することで暗号化・復号化に用いられる秘密鍵を推定可能な場合がある.この問題について，放射された電磁波の解析手法に関する研究から，放射された電磁波のクロック周波数に近い周波数帯（約24MHz）とその高調波に秘密鍵情報が含まれることが示されている．また著者らは過去の研究において．情報機器を構成する基板の面積および接続線路の長さといった物理構造が，機器から放射される電磁波の主要因である，機器上を伝播するコモンモード（CM）電流の周波数スペクトルに影響を与えることを明らかにした.同研究では，機器の物理構造に影響を受ける周波数帯と秘密鍵情報を含む周波数帯とが接近重複しており，機器の物理構造が放射電磁波の解析による秘密鍵の推定の可否に影響を与えることが示唆されている.本稿では,基板のもっキャパシタンスおよび接続線路のもつインダクタンスによって情報機器が共振回路の役割を果たしていることを実験と理論の両面から明らかにし，機器の物理構造からCM電流の周波数スペクトルが決定されるメカニズムを明らかにする．%When a cryptographic module performs encryption or decryption, secret information which correlate to the intermediate data being processed can be leaked as side-channel information, via electromagnetic (EM) emanation. Then, the secret key may be extracted by using power analysis attacks with electromagnetic field. In previous study, it is reported that the secret information is contained in the band around clock frequency and its harmonics. It is also known that a resonance appears in the spectrum of common-mode (CM) current which causes the information leakage via the electromagnetic filed. We expect the information leakage to be larger when the resonance overlaps the clock frequency. In this study, the authors show a mechanism to determine where the resonance appears in the spectrum. In this mechanism, an information device is regarded as a resonance circuit around the clock frequency. Substrate is regarded as capacitance and attached lines are regarded as inductance respectively, the resonance frequency is determined by the capacitance and the inductance.