The leakage of security-critical information has become an ever-increasing problem for cryptographic systems. Profiled side-channel analysis (SCA) leverages this leakage to extract sensitive data (e.g., the secret key) from cryptographic implementations. When combined with advanced methods in neural networks (NNs), profiled SCA can successfully attack even those crypto-cores assumed to be protected against SCA. Nevertheless and despite the rise in the number of studies devoted to NN-based SCA, a range of questions remain unanswered, namely: how to choose an NN with an adequate size, how to tune hyperparameters in the NN, when to stop the training, and how to explain the performance of the NN model in quantitative terms, in the context of SCA. Our proposed approach, "InfoNEAT," tackles these issues in a natural way. InfoNEAT relies on the concept of evolution of NNs (both the network architecture and parameters, so-called nueroevolution), enhanced by incorporating information-theoretic metrics to guide the evolution, halt it with a novel stopping criteria, and improve the time-complexity and memory footprint of it. Interestingly enough, our approach can be employed in various domains, although InfoNEAT, as presented in this paper, is tailored to the specific requirements of SCA. The performance of InfoNEAT is evaluated by applying that against publicly available datasets composed of real side-channel measurements. According to our assessment and on the basis of our results, InfoNEAT achieves the same performance (in terms of key recovery) as the state-of-the-art NN-based SCA. In addition to the considerable advantages regarding the automated configuration of NNs, InfoNEAT also demonstrates significant improvements over other approaches: the number of epochs and width of the NN (i.e., the number of nodes in a layer) is reduced at least by factor 1.25, and 6.66, respectively.


翻译:安全关键信息的泄漏已成为对加密系统越来越严重的一个问题。 剖析侧通道分析(SCA)利用这一渗漏从加密执行中提取敏感数据( 例如秘密密钥 ) 。 当与神经网络( NNS) 的先进方法相结合时, 剖析的SCA可以成功地攻击甚至那些假定保护不受加密系统影响的加密核心。 然而, 尽管专门针对NNC SCA的研究数量有所增加, 一系列问题仍未解答, 即: 如何选择一个足够大小的NNN( NN), 如何在NNN 中调出超参数, 当停止培训时如何调出敏感数据( 秘密密钥 ) 。 我们提议的“ InfoNEAT” 方法可以自然地解决这些问题。 InfoNEAT依赖于NS的演变概念( 网络架构和参数, 所谓的NEVA) 。 通过将信息动态测量指标用于指导进化过程, 如何在NNEAT的进化标准上保持超强的超标度,, 以新的节点 IMAT 的功能, 。

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