Le Laboratoire de Sécurité des Objets et des Systèmes Physiques (LSOSP) a significativement amélioré en 2019 [1] les techniques permettant d’extraire les instructions exécutées par un micro-processeur à partir de mesures side-channel (notamment le rayonnement electromagnétique du circuit. Nous disposons à ce jour d’une preuve de concept fonctionnelle sur des cibles PIC16F.

Cependant, l’outil actuel (que nous appelons un désassembler side-channel ou side-channel disassembler en anglais) donne en sortie des données relativement brutes. De manière simplifiée, pour un cycle du processeur et un bit donné d’une instruction, l’outil donne la probabilité de chaque transition possible de ce bit. Nous souhaitons à travers ce stage aller plus loin et reconstruire à partir de ces informations le flot de contrôle du programme exécuté et également corriger les erreurs de prédictions du désassembleur side-channel.

Objectifs et organisation du stage

Le stage sera effectué au sein de l’équipe Nanotrust, une équipe du laboratoire LSOSP qui conçoit et développe des contremesures pour sécuriser des processeurs embarqués RISC-V. Le stage sera organisé de la manière suivante :

• Dans un premier temps, le candidat étudiera les algorithmes existants et développera un outil pour reconstruire à partir d’une séquence d’instructions le flot de contrôle. Cette partie du travail s’effectuera à partir de traces obtenues à l’aide d’un simulateur de jeu d’instructions.
• Ensuite, nous intègreront cet outil au désassembler side-channel dont dispose le LSOSP. Nous pourrons dès lors inclure des aspects probabilistes et ajouter des méthodes de prise en compte des erreurs aux algorithmes développés précédemment.
• Si le temps le permet, le candidat pourra comparer les programmes d’entrées et ceux reconstruits et en dériver des métriques de vulnérabilité (quelles parties du programmes fuites plus que d’autres par exemple)

Nous adopterons dans ce stage une approche incrémentale et espérons à la fin des six mois aboutir à un démonstrateur de la solution. De plus, comme ces travaux se basent sur des techniques à l’état de l’art, il n’est pas exclu de publier à une conférence du domaine (CARDIS, CHES, DATE…).

[1] V. Cristiani, M. Lecomte, and T. Hiscock, “A bit-level approach to side-channel based disassembling,” in Proceedings of the smart card research and advanced application conference, 2019.