Profiled side-channel analysis (SCA) leverages leakage from cryptographic implementations to extract the secret key. When combined with advanced methods in neural networks (NNs), profiled SCA can successfully attack even those crypto-cores assumed to be protected against SCA. Despite the rise in the number of studies devoted to NN-based SCA, existing methods could not systematically address the challenges involved in the NN-based SCA. A range of questions has remained unanswered, namely: how to choose a NN with an adequate size, how to tune the NN's hyperparameters, 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 neuroevolution), enhanced by information-theoretic metrics to guide the evolution, halt it with a novel stopping criteria, and improve time-complexity and memory footprint. The performance of InfoNEAT is evaluated by applying it to publicly available datasets composed of real side-channel measurements. In addition to the considerable advantages regarding the automated configuration of NNs, InfoNEAT demonstrates significant improvements over other approaches including a reduction in the number of epochs and width of the NN (i.e., the number of nodes in a layer) by factors of at least 1.25 and 6.66, respectively. According to our assessment and on the basis of our results, this is indeed achieved without any deterioration in the performance of SCA compared to the state-of-the-art NN-based methods.


翻译:剖析侧通道分析(SCA) 利用加密实施过程中的渗漏来提取秘密钥匙。 当与神经网络(NNS)中的先进方法相结合时, 剖析的SCA能够成功地从数量上解释NN模型的性能, 即使那些假定要保护不受 CAS 的加密核心。 尽管专门为NNSC的研究数量有所增加, 现有的方法无法系统地解决NNSCA(网络架构和参数,所谓的神经革命)所涉及的挑战。 一系列问题仍然没有得到解答, 即: 如何选择一个规模足够大的NNT, 如何调整NNN的超参数,何时停止培训, 以及如何用数量来解释NNT模型的性能。 我们提议的“InfONAT” 方法以自然的方式处理这些问题。 InfONAT依靠NNUS(网络架构和参数,所谓的神经革命)的演变概念,通过信息-理论衡量进化标准,停止使用NNNT的超时段, 改进时间和记忆的足迹。 InfoAT的性能分别通过不以显著的NEAT方法, 来测量其显著的升级。

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