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Auf dem zweiten Platz liegt der Japaner Hideo Shimizu von der Firma Toshiba, auf dem dritten Platz das Team des State Key Laboratory of Information Security der chinesischen Akademie der Wissensenschaften.

Die DPA (Differential Power Analysis) ist ein Angriffsmethode, bei der aus einem Gerät ein geheimer kryptographischer Schlüssel ausgelesen wird. Die DPA nutzt nicht nur die Datenschnittstellen eines Geräts, sondern dazu noch einen Seitenkanal aus. Dies kann die Stromversorgung oder die elektromagnetische Abstrahlung eines Prozessors sein. Für die Messung der elektromagnetischen Abstrahlung muss der Angreifer eine stecknadelkopfgroße Antenne in unmittelbarer Nähe des Prozessors positionieren. Innerhalb des Chips fließen während der Operation Ströme, die vom aktuellen Zustand der Transistoren im Chip abhängen. Damit wirkt der Chip wie ein Mikro-Radiosender, für dessen Sendung sich der Angreifer interessiert.

Ein Prozessor verfügt über mehrere Millionen Transistoren. Deshalb ist der zu beobachtende Effekt in der Regel sehr klein im Vergleich zu dem Rauschen, das von allen Transistoren verursacht wird, die nicht an der Verschlüsselung beteiligt sind. Dann erfordert die Signalanalyse eine große Messreihe. In den Prüflaboren werden für die Untersuchung eines Chips bis zu 10 Millionen Messungen automatisiert durchgeführt, bevor mit der Datenanalyse begonnen wird.

Die Suche nach dem Schlüssel in der Flut der aufgezeichneten Daten ist dann methodisch mit der Suche von Physikern nach Elementarteilchen vergleichbar. Die Signale müssen zunächst aufbereitet werden. Dann findet eine statistische Untersuchung statt, um ein sog. Leck zu identifizieren. Ist ein Leck gefunden, wird der Schlüssel nach und nach in kleinen Stücken herausgeschält.

Die eingereichten Angriffe für den DPA Contest zeichnen sich diesmal durch eine besondere Stärke aus: Obwohl die anzugreifende Verschlüsselung mit einem speziellen DPA-Schutz versehen wurde, gelingt es den zwei besten Teilnehmern, schon aus einer einzigen Messung der elektromagnetischen Abstrahlung den geheimen kryptographischen Schlüssel zu kompromittieren. Schuhmachers Angriff findet den geheimen Schlüssel schon nach 5 Millisekunden, gegenüber 30 Millisekunden, die Shimizus Angriff benötigt.

Schuhmacher warnt davor, DPA-Schutzmaßnahmen zu viel Vertrauen zu schenken. „Hersteller greifen gerne zu leicht implementierbaren Schutzmaßnahmen, vor allem wenn sie in Fachzeitschriften als DPA-restistent dargestellt werden. Eine belastbare Aussage über die Sicherheit eine Implementierung kann immer erst nach unabhängigen Tests getroffen werden.“

Als Erfinder der DPA gelten Paul Kocher, Joshua Jaffe und Benjamin Jun, die die Methode 1998 veröffentlicht haben. Wahrscheinlich wurde sie allerdings von Geheimdiensten schon wesentlich früher eingesetzt.

DPA-Angiffe sind eine Bedrohung für den militärischen Funkverkehr, aber auch für den elektronischen Zahlungsverkehr, die persönliche Identität sowie für alltägliche Dienste wie PayTV.

Feldfunk: Nach wie vor ist bei militärischen Einsätzen das Szenario zu berücksichtigen, dass ein Funkgerät, welches mit kryptographischen Schlüsseln versehen ist, in feindliche Hände gerät. Das Funkgeräte muss Hardware-Angriffen mit dem Ziel, die Schlüssel auszulesen, wenigstens für einen genügend großen Zeitraum standhalten.

PayTV-Decoder (Conditional Access): PayTV-Streams sind verschlüsselt, um den Zugang zum Programm auf zahlende Kunden zu beschränken. Die kryptographischen Schlüssel werden vorwiegend in Chipkarten gespeichert. Der Schutz der kryptographischen Schlüssel ist für die Provider existenziell, da neben den legalen Karten auch mit gefälschten Karten gehandelt wird, den sogenannten Piratenkarten. Piraten sind in der DPA sehr versiert. Daher legen die Provider großen Wert auf die Härtung der Chipkarten.

Kreditkarte: Solange Kreditkarten nicht über einen Chip, sondern nur über einen Magnetstreifen verfügen, sind sie leicht zu fälschen. Bisher läuft ein großer Teil des Kreditkartenbetrugs über die USA, wo magnetstreifenbasierte Zahlungen noch möglich sind. Bis Oktober 2015 wollen auch die USA vollständig auf chipbasierte Zahlungen umstellen. Damit gewinnt die Frage an Bedeutung, wie schwer Kreditkarten mit Chip zu fälschen sind. Die Chipkarte weist ihre Echtheit durch eine elektronische Signatur nach. Die elektronische Signatur ist als kryptographische Operation mit einer Verschlüsselung vergleichbar. Sie kann genau von demjenigen gefälscht werden, der den geheimen kryptographischen Schlüssel kennt. Die DPA und andere Formen der Seitenkanalanalyse sind auch für Signaturschlüssel anwendbar. Die Kartenhersteller müssen für die Zulassung der Chipkarten im bargeldlosen Zahlungsverkehr nachweisen, dass die Chips gegen Seitenkanalangriffe gehärtet sind.

Der Schutz der elektronischen Identität spielt in gleicher Weise eine Rolle für die Gesundheitskarte und den elektronischen Personalausweis.

Colossus

Der erste elektronische Computer feiert heute 70. Geburtstag

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