FR2895609A1 - Procede cryptographique comprenant une exponentiation modulaire securisee contre les attaques a canaux caches, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procede et carte a puce associee - Google Patents

Procede cryptographique comprenant une exponentiation modulaire securisee contre les attaques a canaux caches, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procede et carte a puce associee Download PDF

Info

Publication number
FR2895609A1
FR2895609A1 FR0513305A FR0513305A FR2895609A1 FR 2895609 A1 FR2895609 A1 FR 2895609A1 FR 0513305 A FR0513305 A FR 0513305A FR 0513305 A FR0513305 A FR 0513305A FR 2895609 A1 FR2895609 A1 FR 2895609A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
mod
calculate
operand
exponentiation
mgt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR0513305A
Other languages
English (en)
Inventor
Mathieu Ciet
Benoit Feix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gemplus SA
Original Assignee
Gemplus SCA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gemplus SCA filed Critical Gemplus SCA
Priority to FR0513305A priority Critical patent/FR2895609A1/fr
Priority to US12/086,619 priority patent/US8265266B2/en
Priority to CN200680049130.8A priority patent/CN101346691A/zh
Priority to EP06841618A priority patent/EP1969459A1/fr
Priority to PCT/EP2006/070206 priority patent/WO2007074149A1/fr
Publication of FR2895609A1 publication Critical patent/FR2895609A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/72Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic
    • G06F7/723Modular exponentiation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/002Countermeasures against attacks on cryptographic mechanisms
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2207/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F2207/72Indexing scheme relating to groups G06F7/72 - G06F7/729
    • G06F2207/7219Countermeasures against side channel or fault attacks
    • G06F2207/7223Randomisation as countermeasure against side channel attacks
    • G06F2207/7233Masking, e.g. (A**e)+r mod n
    • G06F2207/7238Operand masking, i.e. message blinding, e.g. (A+r)**e mod n; k.(P+R)
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2207/00Indexing scheme relating to methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F2207/72Indexing scheme relating to groups G06F7/72 - G06F7/729
    • G06F2207/7219Countermeasures against side channel or fault attacks
    • G06F2207/7223Randomisation as countermeasure against side channel attacks
    • G06F2207/7257Random modification not requiring correction
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/60Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
    • G06F7/72Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic
    • G06F7/728Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic using Montgomery reduction
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L2209/00Additional information or applications relating to cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communication H04L9/00
    • H04L2209/04Masking or blinding
    • H04L2209/046Masking or blinding of operations, operands or results of the operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Storage Device Security (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé cryptographique au cours duquel, pour réaliser une exponentiation modulaire de type C = A<B1> mod N, où A est un opérande, B1 un premier exposant, N est un module et C est un résultat, on réalise les étapes suivantes, consistant à :● E1 : masquer l'opérande A par un nombre s,● E2 : réaliser une exponentiation modulaire de l'opérande masqué par l'exposant B1, puisE3 : démasquer le résultat de l'exponentiation, en enlevant au résultat de l'exponentiation une contribution du nombre aléatoire s.Selon l'invention, lors de l'étape E1 de masquage de l'opérande A, on multiplie l'opérande A par un paramètre de la forme K<s.B2>, où K est une constante et B2 est un deuxième exposant tel que B1.B2 = 1 mod N.Le procédé est mis en oeuvre de préférence en utilisant un multiplieur de Montgomery. Le choix préféré de la constante K est K = 2 , p étant un entier compris entre 0 et n, n étant un majorant de la taille du module N et classiquement dépendant du choix d'implémentation de la multiplication de Montgomery.

Description

Références : 105784 FR Procédé cryptographique comprenant une
exponentiation modulaire sécurisée contre les attaques à canaux cachés, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procédé et carte à puce associée L'invention concerne un procédé cryptographique sécurisé contre les attaques à canaux cachés au cours duquel, pour réaliser une exponentiation modulaire de type C = AB1 mod N, où A est un opérande, B1 un premier exposant, N est un module et C est un résultat, on réalise les étapes suivantes, consistant à : • El : masquer l'opérande A par un nombre s, s est un nombre aléatoire, ou un nombre résultant d'une fonction générant une suite de nombres s l0 déterministe, ou une nombre secret fixe, • E2 réaliser une exponentiation modulaire de l'opérande masqué par l'exposant Bl, puis • E3 . démasquer le résultat de l'exponentiation, en enlevant au résultat de l'exponentiation une 15 contribution du nombre aléatoire s. De tels procédés sont notamment intéressants pour des applications asymétriques de signature et de chiffrement. A est alors selon l'application un message à signer, à vérifier, à chiffrer ou à déchiffrer. B1 est selon 20 l'application une clé publique ou privée. C est un résultat selon l'application un message signé, ou déchiffré. Masquer le nombre A par un nombre s est une contre-mesure connue pour sécuriser les opérations d'exponentiation 25 modulaire, notamment lorsqu'elles sont implémentées dans les microcircuits de type carte à puce, contre des attaques dites par canaux auxiliaires ou à canaux cachés (en anglais Side Chanel Attacks) qui permettent d'obtenir de l'information sur le nombre B1.
Ref: 105784 FR Une première contre-mesure connue du document Dl (Timing Attack on Implementations of Diffie-Hellman, RSA, DSS and Other Systems, Paul Kocher, Crypto 1996, LNCS Springer) consiste à tirer un aléa s, calculer sB2, où B2 est une clé privée ou publique associée à B1, puis multiplier sB2 par A (sB2.A), élever le résultat de la multiplication à la puissance Bl ((sB2.A)B1) puis réduire modulo N. Bi et B2 étant une clé publique et une clé privée associée, on a Bl.B2 = 1 modulo (p(N),où cp représente la fonction d'Euler, de sorte que le résultat ((sB2.A)B1) modulo N se simplifie pour donner (s.AB1) modulo N. Une division par s permet finalement d'obtenir le résultat recherché C = AB1 mod N. Cette solution est certes efficace, mais sa mise en oeuvre est onéreuse. En effet, pour que la mesure soit efficace, il est indispensable que sB2 soit de taille supérieure à la taille de A. Ce qui suppose que s soit de grande taille, plus précisément de taille supérieure à la taille de A divisée par la taille de B2. Si B2 est de petite taille (par exemple de moins de dix-sept bits), s doit être de grande taille (par exemple de plus du nombre de bits du module divisé par dix-sept). Produire des nombres aléatoires de grandes tailles nécessite l'utilisation d'un générateur de grande taille, qui d'une part consomme un courant important et d'autre part nécessite un temps relativement important, ce qui n'est pas toujours compatible avec des applications de type carte à puce. De plus le temps pour réaliser la division peut être long. Une deuxième contre-mesure, connue notamment du document D2 (J.S. Coron, P. Paillier Countermeasure method in an electronic component which uses on RSA-type public key cryptographic algorithm Patent number FR 2799851. Publication date 2001-04-20. Int Pub Numb. WO0128153), consiste à utiliser deux nombres aléatoires sl, s2 pour réaliser :L'opération (A+sl.N)Bl mod (s2.N). On enlève ensuite à la fin du calcul la contribution apportée par Ref: 105784 FR sl et s2. Comme sl, s2 peuvent être de petite taille, leur obtention est plus aisée. Toutefois, cette méthode nécessite de réaliser une opération modulo s2.N. Ceci nécessite :L'utilisation d'un multiplieur de plus grande taille et n'est pas toujours compatible avec des applications de type carte à puce. Un but de l'invention est de proposer une solution pour réaliser une opération modulaire de type AB1 mod N plus intéressante que les solutions connues car peu onéreuse à mettre en œuvre. Pour cela, l'invention propose de masquer l'opérande A en multipliant l'opérande A par un paramètre de la forme Ks.82, où K est une constante (éventuellement publique) et B2 est un deuxième exposant tel que Bl.B2 = 1 mod (p(N). Pour les applications cryptographiques envisagées, B1 et B2 sont naturellement des clés privée et publique associées. Lors de l'étape de démasquage après exponentiation, on enlève la contribution Ks apportée par l'aléa s. Dans l'invention, l'aléa s est d'une part multiplié par B2 et d'autre part il est placé en exposant. Ainsi, le paramètre KS_B2 est suffisamment grand pour masquer l'opérande A, même lorsque s est petit. Avec l'invention, il n'est donc pas nécessaire de disposer d'un générateur aléatoire de grande taille. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé rapide à mettre en oeuvre. Pour cela, dans un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, on réalise les étapes de masquage El, d'exponenti.ation E2 et de démasquage E3 en utilisant un multiplieur de Montgomery, qui a l'avantage de réaliser des multiplications modulaires qui sont particulièrement 4 Ref:105784 FR rapides à exécuter par rapport à des multiplieurs classiques et très utiles pour les exponentiations. De préférence également, on choisit la constante K égale à 2P, p étant un nombre entier compris entre 0 et n, n étant un majorant de la taille du module N. Par majorant de la taille de N, on entend ici un nombre égal ou légèrement supérieur à la taille de n, et classiquement dépendant du choix d'implémentation de la multiplication de Montgomery et /ou des possibilités matérielles du processeur dans lequel la multiplication est implémentée. Par exemple, si N est un nombre de 520 bits, et si le processeur utilisé travaille avec des mots de 576 bits, on choisira avantageusement n égal à 576 bits.
Le choix de la constante K = 2P permet d'utiliser avantageusement les propriétés des multiplieurs de Montgomery pour accélérer les calculs tout en garantissant la sécurité du procédé. Le choix d'un nombre p = n tel que K = 2n est optimal comme on le verra mieux par la suite. L'invention concerne également un cryptoprocesseur comprenant notamment un multiplieur de Montgomery pour la mise en oeuvre d'un procédé tel que décrit ci-dessus.
L'invention concerne enfin une carte à puce comprenant un cryptoprocesseur tel que décrit ci-dessus. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, du mode préféré de mise en ouvre de l'invention.
Ref:105784 FR Comme on l'a dit précédemment, l'invention concerne un procédé cryptographique sécurisé au cours duquel, pour réaliser une exponentiation modulaire de type C = AB1 mod N, où A est un opérande, B1 un premier exposant, N est un module et C est un résultat, on réalise les étapes suivantes, consistant à : • El : masquer l'opérande A par un nombre aléatoire s, • E2 réaliser une exponentiation modulaire de 10 l'opérande masqué par l'exposant B1, puis • E3 : démasquer le résultat de l'exponentiation, en enlevant au résultat de l'exponentiation une contribution du nombre aléatoire s. Selon l'invention, lors de l'étape El de masquage de 15 l'opérande A, on multiplie l'opérande A par un paramètre de la forme KS.B2, où K est une constante et B2 est un deuxième exposant tel que Bl. B2 = 1 mod cp (N) . On obtient ainsi un opérande masqué A' = KS'B2 .A. L' exponentiation de A' (étape E2) par Bl donne le résultat masqué C' = KS. AB1 20 mod N. Enfin, lors de l'étape E3, on enlève à C' la contribution Ks apportée par l'aléa s pour retrouver le résultat recherché C. L'invention est mise en oeuvre de préférence en utilisant un multiplieur de Montgomery. 25 Avant de décrire plus complètement le procédé de l'invention, il convient de rappeler quelques propriétés connues d'un multiplieur de Montgomery, décrites par exemple dans le document D3 (P.L. Montgomery, Modular 30 Multiplication without trial division, Mathematics of computation, 44(170) pp 519-521, april 1985). Un multiplieur de Montgomery permet de réaliser des multiplications du type Mgt(A,B,N) = A.B.R-1 mod N. Un avantage de ce multiplieur est sa rapidité de calcul. Un Ref:105784 FR inconvénient de ce multiplieur est qu'il introduit dans le calcul une constante R, appelée constante de Montgomery. R est une puissance de 2 co-première avec N : R = 2n avec n tel que PGCD(R, N) = 1.
La constante de Montgomery est intrinsèque au multiplieur et il est nécessaire de supprimer sa contribution en amont du calcul, au cours du calcul ou à la fin. Ainsi, pour calculer C = A.B mod N, on peut par exemple calculer d'abord A.R puis Mgt(A.R,B,N) = A.B mod N. On peut également réaliser une lère multiplication Co = Mgt(A.R, B.R, N) = A.B.R mod N puis une deuxième multiplication de type C = Mgt(l,Co, N) = A.B mod N. Le multiplieur de Montgomery permet également de réaliser des exponeritiations modulaires de type C = MgtExp(A,B,N) = AB.R-(B-1) mod N ou C = MgtExp(A.R,B,N) = AB.R mod N (on compense dans ce cas la constante R-B introduite par le calcul en multipliant A par R en Concrètement, pour réaliser une Montgomery, on exécute un algorithme celui communément appelé "square consistant, dans une boucle indicée par q-1 et 0, q étant la taille du nombre B, en une succession de multiplications de type Ui = Mgt (Ui_1r Ui_1r N) et éventuellement Mgt(Ui,A,N) (ou Mgt(Ui,A.R,N)), selon la valeur d'un bit Bi de B associé à l'indice i, Ui étant une variable de boucle initialisée à la valeur Uq = R. Cette exponentiation est expliquée plus en détails dans le document D4 (Handbook of Applied Cryptography par A.
Menezes, P. Van Oorschot et S. Vanstone, CRC Press 1996, chapitre 14, algorithme 14.94). Ce calcul d'exponentiation a l'avantage d'être particulièrement rapide. Les opérations de Montgomery ont notamment les propriétés suivantes, qui seront utilisées par la suite : amont du calcul). exponentiation de comme par exemple and multiply" i variant entre Ref: 105784 FR Mgt(A,B,N) = A.B.R-1 mod N Mgt(A.R,B.R,N) = A.B.R mod N Mgt(l,l,N) = Mgt(N-1,N-1,N) = R 1 mod N Mgt(A,1,N) = Mgt(N-A,N-1,N) = A.R-1 mod N MgtExp(A.R,B,N) = AB.R mod N Dans le mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on utilise les multiplications et les exponentiations de Montgomery pour accélérer le calcul d'exponentiation masqué par l'aléa K5.B2 . Tout d'abord, lors de l'étape El de masquage de l'opérande A on réalise les sous-étapes suivantes, consistant à : • Ell réaliser une première exponentiation de Montgomery de la constante K par le produit du nombre aléatoire s par le deuxième exposant B2 ; on obtient ainsi le masque K5.B2 mod N puis • E12 : réaliser une multiplication de Montgomery du résultat de la première exponentiation de Montgomery (= le masque K5.B2) par l'opérande A pour produire un opérande masqué A' (A' = Ks.B2.A mod N). Ensuite, lors de l'étape d'exponentiation E2 de l'opérande masqué A', on réalise la sous-étape suivante : • E212 réaliser une deuxième exponentiation de Montgomery de l'opérande masqué A' par le premier exposant B1 pour produire un résultat masqué C' Enfin, lors de l'étape E3 de démasquage du résultat masqué, on réalise les sous-étapes suivantes : • E31 réaliser une troisième exponentiation de Montgomery pour calculer le paramètre K-5, • E32 : réaliser une multiplication de Montgomery du résultat masqué C' par K-5. â Ref: 105784 FR Comme on l'a vu précédemment, les multiplications et les exponentiations de Montgomery introduisent dans le résultat une contribution fonction de la constante R de Montgomery. Cette constante peut être éliminée en fin de chaque multiplication, par exemple en réalisant une multiplication de Montgomery par R2 après un calcul. Lorsque cela est possible, et notamment pour les exponentiations, il est plus facile de compenser la constante R en amont, en multipliant l'opérande par la constante R, plutôt que de compenser une puissance de R (à fortiori une puissance négative de R) en sortie. Egalement, un choix approprié de la constante K permet d'accélérer encore le calcul, et notamment l'étape E31 de calcul de K-S. Plus précisément, choisir une constante K = 2P (p compris entre 0 et n) de la même forme que la constante de Montgomery R = 2n, permet de simplifier les calculs. On a en particulier : Mgt (l, l,N) = Mgt (N-1,N-1,N) = R-1 mod N Mgt (A, 1, N) = Mgt (N-A, N-1, N) = A. R 1 mod N Mgt (2P, 1,N) = Mgt (N-2P,N-1,N) = 2P.2-n mod N = (2n-P)-1 mod N Mgt (2n-P, l,N) = Mgt (N-2n P,N-1,N) = 2n-P.2-n mod N = (2P) -1 mod N, avec 2n-P = R/K Le calcul de l'inverse de K puis de K-S est ainsi facilité. Après diverses simplifications suite au choix de K = 2P, on obtient finalement un procédé comprenant l'ensemble des étapes suivantes.
EO : initialisation : E011 choisir un entier j et calculer la constante K = R/23, (comme R = 2n, K = 2P avec p=n-j) E012 choisir un nombre aléatoire s et le multiplier par B2 pour obtenir sl, Ref:105784 FR E013 : calculer R2, El : masquer A en A' Ell : calculer le masque Ksl Elli : calculer Tl = Mgt(K,RZ1N) = K*R mod N ; cette étape permet de compenser en amont la contribution de R dans l'exponentiation qui suit E112 : calculer Ul = MgtExp(Tl,sl,N) = Ksl*R mod N E12 : masquer A en A' E121 : calculer Ml = Mgt(Ul,A,N) = Ks1.A mod N E2 : calculer C' = A' B1 mod N E211 : calculer M2 = Mgt (Ml, R2, N) = Ksl. A. R mod N cette étape permet de compenser en amont la contribution de R dans l'exponentiation qui suit E212 calculer U2 = MgtExp (M1, Bl , N) = AB1. Ks . R mod N E3 : retrouver C à partir de C' E31 : calculer K-s E311 : calculer Il = Mgt (23 , 1, N) = K 1 mod N E312 : calculer I2 = Mgt (Il, R2, N) = K-1 . R mod N E313 : calculer V = MgtExp(I2,s,N) = K-s.R mod N E32 : calculer C = C'.K-s E321 : calculer U3 = Mgt(U2,V,N) = AB1.R mod N E322 : calculer U4 = Mgt(U3,l,N) = AB1 mod N A noter que, lors de la mise en oeuvre du procédé ci-dessus dans un cryptoprocesseur, un même registre ou une même partie de mémoire peut être utilisé pour mémoriser des variables intermédiaires dont le nom comprend la même lettre : Ml, M2 peuvent être stockées successivement dans un registre M, de même les variables Il, I2, V peuvent être stockées dans un même registre I, et les variables Ul, U2, U3, U4 peuvent être stockées dans un même registre U.
Ref105784 FR Le choix particulier de K = 2 permet encore d'accélérer le calcul car le fait que K = R permet des simplifications supplémentaires. Après simplifications, on obtient le procédé ci-dessous : EO : initialisation E012 : choisir le nombre aléatoire s et calculer sl = s.B2+l, E013 : calculer R2, El : masquer A en A' Ell : calculer le masque RS1 E112 : calculer Ul = MgtExp(R2,sl,N) = Rs1.R mod N E12 : masquer A en A' E121 : calculer Ml = Mgt (Ul , A, N) = Rs1. A mod N = Rs.B2.A.R mod N E2 : calculer C' = A' B1 mod N E212 calculer U2 = MgtExp(Ml,Bl,N) = AB1.Rs.R mod N E3 : retrouver C à partir de C' E31 : calculer R- (5+1) E313 : calculer V = MgtExp (l, s+l, N) = R- (S+1) . R mod N E32 : calculer C = C' . K- (s+1) E321 : calculer U3 = Mgt(U2,V,N) = AB1 mod N Par rapport au cas général où K = 2p, les simplifications suivantes ont été faites : • K étant égal à R, l'étape E011 devient inutile, • l'étape Elll devient également inutile puisque R2 a été calculé lors de l'étape E013 • en calculant sl =s.B2+l (au lieu de sl = s.B2) lors de l'étape E012, l'étape E211 devient inutile • le calcul de R-1 est immédiat de sorte que les étapes E311 et E312 deviennent inutiles Ref:105784 FR • en choisissant à l'étape E31 s = s+l on évite ainsi l'étape E322. Bien sûr, dans le procédé détaillé ci-dessus, certaines étapes peuvent être déplacées ou permutées par rapport aux autres. Par exemple, dans l'étape d'initialisation E0, les sous-étapes peuvent être réalisées dans un ordre différent.
Comme on vient de le voir ci-dessus, l'invention peut être avantageusement mise en oeuvre pour la réalisation de l'exponentiation C = AB1 mod N selon les 3 principales étapes suivantes . • El : A' = A. K5 B2 (masquage de A) • E2 : C' = A'B1 mod N (exponentiation) • E3 : C = C'*Ks (démasquage) L'invention peut également être avantageusement combinée avec le théorème des restes Chinois pour accélérer le calcul de l'exponentiation, on parle alors communément de RSA-CRT. Selon le théorème des restes chinois (ou CRT pour Chinese Remainder Theorem, connue du document D5 (Cryptography Theory and Practice, chapter 4, Douglas R. Stinson, 1995, CRC Press), un calcul d'exponentiation classique C = AB1 mod N peut se décomposer de la manière suivante : • Cp = (A mod p) Bpl mod p • Cq = (A mod q) Be mod q • C = Cq + q*(Iq*(Cp-Cq) mod p) mod N où • p et q sont deux entiers premiers tels que p*q = N, • Bpl = Bl mod (p-l) • Bql = Bl mod (q-l) • Iq = q-1 mod p Ref105784 FR Appliquée à cette décomposition CRT, l'invention conduit au procédé suivant : • El : masquer l'opérande A (A' = Ku.B2 * A) par un nombre u égal à deux fois le nombre s, en multipliant l'opérande A par un paramètre K1B2 • E2 : calcul de C' par le théorème des Restes Chinois (exponentiation) . Cp' = (A' mod p) B1p mod p ; Cq' = (A' mod q) Blq mod q ; C' = Cq' + q*(Iq.(Cp'-Cq') mod p) mod N = Ku*AB1 mod N = K2s*C' mod N • E3 : C = C' * K-2s mod N (démasquage) De préférence, pour un calcul plus facile, on calculera d'abord K2, puis (K2) -s . Dans une variante, on peut aussi réaliser : • El : masquer l'opérande A par un nombre u égal à deux fois le nombre s, de la manière suivante : Ap' = Ku.B2 * A mod p Aq' = Ku.B2 * A mod q • E2 calcul de C' par le théorème des Restes Chinois (exponentiation) . Cp' = (Ap') B1p mod p ; Cq' _ (Aq') Blq mod q ; C' = Cq' + q*(Iq.(Cp'-Cq') mod p) mod N = Ku*AB1 mod N = K2s*C' mod N • E3 : C = C' * K-2s mod N (démasquage) Dans un mode préféré de réalisation, on choisira une constante K = 2max(taille(p), taille(q)) = 2r, où r est la plus grande taille parmi la taille de p et la taille de q. Ce Ref:105784 FR choix permet des simplifications lors de la mise en oeuvre du procédé à l'aide d'un processeur de Montgomery. On remarque alors qu'à l'étape E3 la valeur K2 dans (K2) -S est appropriée pour les opérations modulaires de Montgomery sur le module N sachant que la taille de N est inférieure ou égale à la somme des tailles de p et q, taille (N) <_t.aille (p) +taille (q) <_ 2*max (taille (p) ,taille (q)) . A noter enfin que le procédé de l'invention peut être 10 combiné avec des procédés antérieurs pour augmenter encore la sécurité du procédé. Par exemple, en plus du masquage de A par Ks.B2, on pourra également utiliser un aléa s2 pour masquer N, comme décrit dans le document D2 et l'art antérieur de la 15 présente demande. Si le théorème des restes Chinois est utilisé, on pourra de même masquer p et q par s2.

Claims (12)

REVENDICATIONS
1. Procédé cryptographique au cours duquel, pour réaliser une exponentiation modulaire de type C = AB1 mod N, où A est un opérande, Bi est un premier exposant, N est un module et C est un résultat, on réalise les étapes suivantes, consistant à : • E1 : masquer l'opérande A par un nombre s, • E2 réaliser une exponentiation modulaire de l'opérande masqué par l'exposant B1, puis • E3 : démasquer le résultat de l'exponentiation, en enlevant au résultat de l'exponentiation une contribution du nombre s, le procédé étant caractérisé en ce que, lors de l'étape El de masquage de l'opérande A, on multiplie l'opérande A par un paramètre de la forme Ks B2, où K est une constante et B2 est un deuxième exposant tel que Bl.B2 = 1 mod (p(N).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape El de masquage de l'opérande A comprend les sous-étapes suivantes, consistant à • Ell réaliser une première exponentiation de Montgomery de la constante K par le produit du nombre s par le deuxième exposant B2, puis • E12 . réaliser une multiplication de Montgomery du résultat de la première exponentiation de Montgomery par l'opérande A pour produire un opérande masqué A' (A' = Ks-B2).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape E2 d'exponentiation comprend la sous-étape suivante consistant à : 20Ref: 105784 FR E212 : réaliser une deuxième exponentiation de Montgomery de l'opérande masqué A' par le premier exposant Bl pour produire un résultat masqué C'
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'étape de démasquage E3 du résultat de l'exponentiation comprend les sous-étapes suivantes, consistant à : • E31 réaliser une troisième exponentiation de Montgomery pour calculer le paramètre K-s, • E32 : réaliser une multiplication de Montgomery du résultat masqué C' par K-s.
5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la constante K est égale à 2p, p étant un nombre entier compris entre 0 et n, n étant un majorant de la taille du module N.
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la constante K est égale à 2n.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, comprenant l'ensemble des étapes et sous-étapes suivantes : EO initialisation : E01.1 choisir un entier j et calculer la 25 constante K = 2n/2j, E012 : choisir le nombre s et le multiplier par B2 pour obtenir sl, E01.3 calculer R2, R étant une constante de Montgomery égale à 2n, 30 El : masquer A en A' Ell : calculer le masque Ksl E111 : calculer Tl = Mgt(K,R2,N) = K*R mod N E112 : calculer Ul = MgtExp (T1, sl,N) = Ksl*R mod NRef105784 FR E12 : masquer A en A' E121 : calculer M1 = Mgt(Ul,A,N) = Ksl.A mod N E2 : calculer C' = A' B1 mod N E211 : calculer M2 = Mgt (M1, R2, N) = Ks1. A. R mod N E212 calculer U2 = MgtExp(Ml,Bl,N) = AB1. Ks. R mod N E3 : retrouver C à partir de C' E31 : calculer K-s E311 : calculer Il = Mgt (N-2j,N-1,N) = Mgt (23, 1,N) 10 = K1 mod N E312 : calculer I2 = Mgt(I1,R2,N) = K-1.R mod N E313 : calculer V = MgtExp(I2,s,N) = K-s.R mod N E32 : calculer C = C'.K-s E321 : calculer U3 = Mgt(U2,V,N) = AB1.R mod N 15 E322 : calculer U4 = Mgt(Ul,l,N) = AB1 mod N
8. Procédé selon la revendication 6, comprenant l'ensemble des étapes et sous-étapes suivantes : EO : initialisation 20 E012 : choisir le nombre aléatoire s et calculer sl = s.B2+l, E013 : calculer R2, El : masquer A en A' E11 : calculer le masque Rs1 25 El:L2 : calculer Ul = MgtExp (R2, sl, N) = RS1. R mod N E12 : masquer A en A' E121 : calculer Ml = Mgt(Ul,A,N) = Rsl.A mod N = Rs.B2 . A. R mod N E2 : calculer C' = A' Bl mod N 30 E2:12 calculer U2 = MgtExp(Ml,Bl,N) = AB1. Rs . R mod N E3 : retrouver C à partir de C' E31 : calculer R- (s+1)17 Ref: 105784 FR E313 : calculer V = MgtExp (1, s+l , N) = R- (s+1) . R mod N E32 : calculer C = C' . K-(s+1> E321 : calculer U3 = Mgt(U2,V,N) = AB1 mod N 5
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les étapes El à E3 sont modifiées comme suit: • El : masquer l'opérande A (A' = Ku.B2 * A) par un nombre u égal à deux fois le nombre s, en 10 multipliant l'opérande A par un paramètre Ku.B2, • E2 réaliser une exponentiation modulaire de l'opérande masqué par l'exposant B1, décomposée selon le Théorème des Restes Chinois selon les sous-étapes suivantes : 15 Cp' = (A' mod p) BP1 mod p ; Cq' = (A' mod q) Bql mod q ; C' = Cp' + q*(Iq.(Cp'-Cq') mod p) mod N • E3 : démasquer le résultat de l'exponentiation (Cl), en multipliant le résultat de l'exponentiation (C') 20 par K-2s mod N, où p et q sont deux nombres entiers dont le produit est égal à N (p*q = N), Bpl est égal à Bl modulo p-1, Bql est égal à B1 mod q-1, Iq est égal à q 1 mod p
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel K est 25 égal à 2r, où r est la plus grande taille parmi la taille de p et la taille de q
11. Cryptoprocesseur comprenant notamment un multiplieur de Montgomery pour la mise en oeuvre d'un procédé selon 30 l'une des revendications 2 à 10.
12. Carte à puce comprenant un cryptoprocesseur selon la revendication 11.
FR0513305A 2005-12-26 2005-12-26 Procede cryptographique comprenant une exponentiation modulaire securisee contre les attaques a canaux caches, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procede et carte a puce associee Pending FR2895609A1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0513305A FR2895609A1 (fr) 2005-12-26 2005-12-26 Procede cryptographique comprenant une exponentiation modulaire securisee contre les attaques a canaux caches, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procede et carte a puce associee
US12/086,619 US8265266B2 (en) 2005-12-26 2006-12-22 Cryptographic method comprising secure modular exponentiation against hidden-channel attacks, cryptoprocessor for implementing the method and associated chip card
CN200680049130.8A CN101346691A (zh) 2005-12-26 2006-12-22 包括安全模幂以避免隐蔽通道攻击的加密方法、用于执行所述方法的加密处理器以及相关的芯片卡
EP06841618A EP1969459A1 (fr) 2005-12-26 2006-12-22 Procédé cryptographique comprenant une exponentiation modulaire sécurisée contre les attaques à canaux cachés, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procédé et carte à puce associée
PCT/EP2006/070206 WO2007074149A1 (fr) 2005-12-26 2006-12-22 Procédé cryptographique comprenant une exponentiation modulaire sécurisée contre les attaques à canaux cachés, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procédé et carte à puce associée

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0513305A FR2895609A1 (fr) 2005-12-26 2005-12-26 Procede cryptographique comprenant une exponentiation modulaire securisee contre les attaques a canaux caches, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procede et carte a puce associee

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2895609A1 true FR2895609A1 (fr) 2007-06-29

Family

ID=36782564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0513305A Pending FR2895609A1 (fr) 2005-12-26 2005-12-26 Procede cryptographique comprenant une exponentiation modulaire securisee contre les attaques a canaux caches, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procede et carte a puce associee

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8265266B2 (fr)
EP (1) EP1969459A1 (fr)
CN (1) CN101346691A (fr)
FR (1) FR2895609A1 (fr)
WO (1) WO2007074149A1 (fr)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2015171A1 (fr) * 2007-06-29 2009-01-14 Gemplus Procédé cryptographique comprenant une exponentiation modulaire sécurisée contre les attaques à canaux cachés sans la connaissance de l'exposant public, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procédé et carte à puce associée
CN101808089A (zh) * 2010-03-05 2010-08-18 中国人民解放军国防科学技术大学 基于非对称加密算法同态性的秘密数据传输保护方法
EP2437160A1 (fr) * 2010-10-04 2012-04-04 Nagravision S.A. Mise à la puissance modulaire dissimulée
WO2012090289A1 (fr) * 2010-12-27 2012-07-05 富士通株式会社 Dispositif et procédé de traitement de chiffrement
FR2972064B1 (fr) * 2011-02-25 2013-03-15 Inside Secure Procede de cryptographie comprenant une operation d'exponentiation
DE102011117236A1 (de) * 2011-10-28 2013-05-02 Giesecke & Devrient Gmbh Effiziente Primzahlprüfung
ITMI20111992A1 (it) * 2011-11-03 2013-05-04 St Microelectronics Srl Metodo per crittografare un messaggio mediante calcolo di funzioni matematiche comprendenti moltiplicazioni modulari
DE102012005427A1 (de) * 2012-03-16 2013-09-19 Giesecke & Devrient Gmbh Verfahren und System zur gesicherten Kommunikation zwischen einen RFID-Tag und einem Lesegerät
US9959429B2 (en) * 2013-03-15 2018-05-01 Cryptography Research, Inc. Asymmetrically masked multiplication
CN103207770B (zh) * 2013-04-16 2016-09-28 飞天诚信科技股份有限公司 一种在嵌入式***中实现大数预计算的方法
CN104796250B (zh) * 2015-04-11 2018-05-25 成都信息工程学院 针对RSA密码算法M-ary实现的侧信道攻击方法
US10181944B2 (en) 2015-06-16 2019-01-15 The Athena Group, Inc. Minimizing information leakage during modular exponentiation and elliptic curve point multiplication
IL239880B (en) * 2015-07-09 2018-08-30 Kaluzhny Uri Simplified montgomery multiplication
US10462498B2 (en) * 2017-02-07 2019-10-29 The Directv Group, Inc. Providing options to live stream multimedia content
US11522669B2 (en) 2018-03-28 2022-12-06 Cryptography Research, Inc. Using cryptographic blinding for efficient use of Montgomery multiplication
CN108599951B (zh) * 2018-08-10 2021-10-01 北京奇虎科技有限公司 加密方法、加密装置、计算设备及计算机存储介质
FR3095709B1 (fr) * 2019-05-03 2021-09-17 Commissariat Energie Atomique Procédé et système de masquage pour la cryptographie
US11508263B2 (en) 2020-06-24 2022-11-22 Western Digital Technologies, Inc. Low complexity conversion to Montgomery domain
US11468797B2 (en) 2020-06-24 2022-10-11 Western Digital Technologies, Inc. Low complexity conversion to Montgomery domain

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6304658B1 (en) * 1998-01-02 2001-10-16 Cryptography Research, Inc. Leak-resistant cryptographic method and apparatus
EP1327932A1 (fr) * 2002-01-15 2003-07-16 Fujitsu Limited Dispositif et procédé de cryptage résistants aux attaques par observation des caractéristiques physiques d'un circuit

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6748410B1 (en) * 1997-05-04 2004-06-08 M-Systems Flash Disk Pioneers, Ltd. Apparatus and method for modular multiplication and exponentiation based on montgomery multiplication
US6064740A (en) * 1997-11-12 2000-05-16 Curiger; Andreas Method and apparatus for masking modulo exponentiation calculations in an integrated circuit
EP1090480B1 (fr) * 1998-06-03 2019-01-09 Cryptography Research, Inc. Perfectionnement de normes cryptographiques et autres procedes cryptographiques a reduction des fuites pour cartes a puces et autres systemes cryptographiques
FR2799851B1 (fr) 1999-10-14 2002-01-25 Gemplus Card Int Procede de contre-mesure dans un composant electronique mettant en oeuvre un algorithme de cryptographie a cle publique de type rsa
FR2848753B1 (fr) * 2002-12-11 2005-02-18 Gemplus Card Int Procede de division entiere ou de reduction modulaire securise contre les attaques a canaux caches
EP1692800B1 (fr) 2003-11-16 2010-06-30 SanDisk IL Ltd Masquage naturel d'exposant am lior effectu avec l'arithm tique de montgomery
EP1840732A1 (fr) * 2006-03-31 2007-10-03 Axalto SA Protection contre les attaques latérales de la chaîne
EP2154604A1 (fr) * 2008-08-06 2010-02-17 Gemalto SA Contre-mesure pour sécuriser la cryptographie à base d'exponentiation
US8572406B2 (en) * 2010-03-31 2013-10-29 Inside Contactless Integrated circuit protected against horizontal side channel analysis
KR101610917B1 (ko) * 2010-03-08 2016-04-11 삼성전자주식회사 암호 알고리즘의 복호 방법 및 그것을 포함하는 암호 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6304658B1 (en) * 1998-01-02 2001-10-16 Cryptography Research, Inc. Leak-resistant cryptographic method and apparatus
EP1327932A1 (fr) * 2002-01-15 2003-07-16 Fujitsu Limited Dispositif et procédé de cryptage résistants aux attaques par observation des caractéristiques physiques d'un circuit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOCHER P C ED - KOBLITZ N (ED) INTERNATIONAL ASSOCIATION FOR CRYPTOLOGIC RESEARCH: "TIMING ATTACKS ON IMPLEMENTATIONS OF DIFFIE-HELLMAN, RSA, DSS, AND OTHER SYSTEMS", ADVANCES IN CRYPTOLOGY - CRYPTO '96. 16TH. ANNUAL INTERNATIONAL CRYPTOLOGY CONFERENCE. SANTA BARBARA, AUG. 18 - 22, 1996. PROCEEDINGS, BERLIN, SPRINGER, DE, vol. CONF. 16, 18 August 1996 (1996-08-18), pages 104 - 113, XP000626590, ISBN: 3-540-61512-1 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP1969459A1 (fr) 2008-09-17
CN101346691A (zh) 2009-01-14
WO2007074149A1 (fr) 2007-07-05
US8265266B2 (en) 2012-09-11
US20100014656A1 (en) 2010-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2895609A1 (fr) Procede cryptographique comprenant une exponentiation modulaire securisee contre les attaques a canaux caches, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procede et carte a puce associee
EP2015171A1 (fr) Procédé cryptographique comprenant une exponentiation modulaire sécurisée contre les attaques à canaux cachés sans la connaissance de l&#39;exposant public, cryptoprocesseur pour la mise en oeuvre du procédé et carte à puce associée
EP2256987B1 (fr) Protection d&#39;une génération de nombres premiers pour algorithme RSA
EP1151576B1 (fr) Procede cryptographique a cles publique et privee
EP2296086B1 (fr) Protection d&#39;une génération de nombres premiers contre des attaques par canaux cachés
WO2006008355A1 (fr) Procede et dispositif d&#39;execution d&#39;un calcul cryptographique
WO2013088066A1 (fr) Procede de generation de nombres premiers prouves adapte aux cartes a puce
EP1368747B1 (fr) Procede et dispositif pour reduire le temps de calcul d&#39;un produit, d&#39;une multiplication et d&#39;une exponentiation modulaire selon la methode de montgomery
EP2248008A2 (fr) Procede et dispositifs de contre-mesure pour cryptographie asymetrique a schema de signature
FR2941798A1 (fr) Appareil pour calculer un resultat d&#39;une multiplication scalaire
Lu et al. Cryptanalysis of an RSA variant with moduli N= prql
WO2001093014A1 (fr) Procede de contre-mesure dans un composant electronique mettant en oeuvre un alrogithme de cryptographie a cle publique sur courbe elliptique
EP2391051B1 (fr) Procédé de détermination d&#39;une représentation d&#39;un produit d&#39;éléments d&#39;un corps fini
FR2880750A1 (fr) Carte a microprocesseur et procede cryptographique pour proteger une cle secrete
FR2888690A1 (fr) Procede cryptographique pour la mise en oeuvre securisee d&#39;une exponentiation et composant associe
EP1804160B1 (fr) Protection d&#39;un calcul cryptographique effectué par un circuit intégré
WO1999033220A1 (fr) Procede de signature numerique
EP1639451A2 (fr) Procédé de contre-mesure par masquage de l&#39;accumulateur
EP2530867A1 (fr) Procédé de traitement cryptographique de données
EP1639450A1 (fr) Procede de contre-mesure dans un composant electronique
EP4024753B1 (fr) Procédé et module électronique de calcul d&#39;une quantité cryptographique avec multiplications sans retenue, procédé et dispositif électronique de traitement d&#39;une donnée et programme d&#39;ordinateur associés
EP3929726A1 (fr) Procede de traitement cryptographique,dispositif electronique et programme d&#39;ordinateur associes
EP1989820A1 (fr) Dispositif et procede de hachage cryptographique
FR2864390A1 (fr) Procede cryptographique d&#39;exponentiation modulaire protege contre les attaques de type dpa.
FR2843507A1 (fr) Procede securise de realisation parallele d&#39;une exponentiation modulaire, procede cryptographique et circuit de calcul associes