Smartphones handle sensitive tasks such as messaging and payment and may soon support critical electronic identification through initiatives such as the European Digital Identity (EUDI) wallet, currently under development. Yet the susceptibility of modern smartphones to physical side-channel analysis (SCA) is underexplored, with recent work limited to pre-2019 hardware. Since then, smartphone system on chip (SoC) platforms have grown more complex, with heterogeneous processor clusters, sub 10 nm nodes, and frequencies over 2 GHz, potentially complicating SCA. In this paper, we assess the feasibility of electromagnetic (EM) SCA on a Raspberry Pi 4, featuring a Broadcom BCM2711 SoC and a Fairphone 4 featuring a Snapdragon 750G 5G SoC. Using new attack methodologies tailored to modern SoCs, we recover ECDSA secrets from OpenSSL by mounting the Nonce@Once attack of Alam et al. (Euro S&P 2021) and show that the libgcrypt countermeasure does not fully mitigate it. We present case studies illustrating how hardware and software stacks impact EM SCA feasibility. Motivated by use cases such as the EUDI wallet, we survey Android cryptographic implementations and define representative threat models to assess the attack. Our findings show weaknesses in ECDSA software implementations and underscore the need for independently certified secure elements (SEs) in all smartphones.


翻译:智能手机承担着消息传递与支付等敏感任务,并可能通过诸如正在开发中的欧洲数字身份(EUDI)钱包等倡议,很快支持关键电子身份识别。然而,现代智能手机对物理侧信道分析(SCA)的敏感性尚未得到充分探究,近期研究仅限于2019年前的硬件。此后,智能手机系统级芯片(SoC)平台变得更加复杂,具有异构处理器集群、亚10纳米制程节点及超过2 GHz的频率,这可能使SCA更为复杂。本文评估了在配备Broadcom BCM2711 SoC的Raspberry Pi 4和配备Snapdragon 750G 5G SoC的Fairphone 4上进行电磁(EM)SCA的可行性。通过采用针对现代SoC定制的新攻击方法,我们通过实施Alam等人(Euro S&P 2021)的Nonce@Once攻击,从OpenSSL中恢复了ECDSA密钥,并表明libgcrypt的防护措施未能完全缓解该攻击。我们通过案例研究说明了硬件和软件堆栈如何影响EM SCA的可行性。受EUDI钱包等用例的驱动,我们调查了Android加密实现并定义了代表性威胁模型以评估攻击。我们的研究揭示了ECDSA软件实现中的弱点,并强调所有智能手机均需配备独立认证的安全元件(SE)。

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