Informatik - Juliane Krämer, Technische Universität Berlin

Titel der Dissertation: AES unter dem „Photonen-Mikroskop“ – die neue Generation von Hardware-Angriffen

Verhinderung von Seitenkanal-Angriffen

Juliane Krämer hat Mathematik mit den Nebenfächern BWL und Informatik an der TU Berlin studiert. Während des Studiums entwickelte sie großes Interesse an Kryptographie und Algebra. Um anwendungsorientiert und interdisziplinär auf dem Gebiet der Kryptographie zu forschen, promoviert sie seit August 2010 an der TU Berlin am Lehrstuhl Security in Telecommunications von Prof. Dr. Jean-Pierre Seifert im Gebiet der Seitenkanal- und Fehlerangriffe.

Die Wissenschaft der Kryptographie beschäftigt sich mit der Verschlüsselung von Daten. Diese ist erforderlich, wenn zwei Parteien über einen unsicheren Kanal kommunizieren und verhindern möchten, dass Dritte Zugriff auf den Inhalt der Kommunikation erhalten. Für die Verschlüsselung werden Algorithmen genutzt, zum Beispiel AES, der Advanced Encryption Standard. Die Sicherheit der Verschlüsselung beruht auf einer geheimen Bitsequenz, dem sogenannten Schlüssel, der für die Ver- und die Entschlüsselung benötigt wird. Der Schlüssel ist ein geteiltes Geheimnis der beiden kommunizierenden Parteien und darf nicht veröffentlicht werden.

Angreifer versuchen, kryptographische Algorithmen zu brechen und geheime Schlüssel zu erhalten, um an geheime Daten zu gelangen. Daher müssen die Algorithmen und ihre Implementierung vor sämtlichen Angriffen geschützt sein. Kryptanalytiker erforschen Angriffe, um Gegenmaßnahmen zu entwickeln, die den gewünschten Schutz gewährleisten. Seit den neunziger Jahren wird eine neue Form von Angriffen erforscht: Seitenkanal-Angriffe. Diese analysieren physikalische Informationen, die während einer kryptographischen Operation entstehen. Dies kann beispielsweise der Strom sein, der während der Berechnung einer Verschlüsselung auf einer Smart Card verbraucht wird. Mit Hilfe statistischer Methoden werden diese Informationen analysiert, so dass Rückschlüsse auf den geheimen Schlüssel gezogen werden können

Juliane Krämer erforscht einen neuen Seitenkanal, der auf der Detektion von Photonen, die während der Verschlüsselung emittiert werden, basiert. Dieser photonische Seitenkanal unterscheidet sich entscheidend von bereits erforschten. Der Hauptunterschied liegt darin, dass die Messung der Photonen eine räumliche Auflösung der Emissionen erlaubt. Dies erfordert die Erforschung von Analysen, die auf mehrdimensionalen Daten beruhen. Sobald effektive Analysen entwickelt worden sind, werden entsprechende Gegenmaßnahmen entwickelt, die von der Industrie zukünftig zu berücksichtigen sind.