Метод оценки уязвимости микроконтроллеров к атакам по электромагнитному стороннему каналу

Захар Константинович Фирсов,Владислав Евгеньевич Трифонов,Алла Борисовна Левина

ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.

Метод оценки уязвимости микроконтроллеров к атакам по электромагнитному стороннему каналу

З. К. Фирсов,

В. Е. Трифонов,

А. Б. Левина

2026-07-24

https://doi.org/10.24108/preprints-3115986

В статье представлен метод оценки уязвимости микроконтроллеров к атакам по электромагнитному побочному каналу. Метод основан на регистрации электромагнитного излучения с помощью программно-определяемого радиоприёмника и корреляционном анализе полученных трасс с использованием модели утечки по весу Хэмминга. Предложенный подход экспериментально исследован на плате Arduino Uno с микроконтроллером ATmega328P, выполняющим шифрование по алгоритму AES-128 с фиксированным секретным ключом. Анализ приблизительно 1000 электромагнитных трасс позволил восстановить все 16 байтов ключа AES-128. Полученные результаты показывают, что корреляционный анализ электромагнитного излучения может применяться для выявления уязвимостей микроконтроллерных реализаций криптографических алгоритмов.

Ссылка для цитирования:

Фирсов З. К., Трифонов В. Е., Левина А. Б. 2026. Метод оценки уязвимости микроконтроллеров к атакам по электромагнитному стороннему каналу. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3115986

Список литературы

1. Trifonov, V. E., Ponomareva, A. F., Levina, A. B., Krasov, K. S., Diaghilev, N. A., & Nemaltsev, D. A. (2025). Architectural vulnerabilities of IoT devices in the context of side channel attacks. In 2025 International Conference on Artificial Intelligence, Computer, Data Sciences and Applications (ACDSA), Antalya, Turkiye. 1–6, DOI: 10.1109/ACDSA65407.2025.11165979

2. Akhmetvaleeva, L. V. (2024). Security of microcontrollers in embedded systems: threats and protection methods. Economics and Management: Problems and Solutions, 9/7(150), 4–11. DOI: 10.36871/ek.up.p.r.2024.09.07.001

3. Kocher, P., Jaffe, J., Jun, B., & Rohatgi, P. (2011). Introduction to differential power analysis. Journal of Cryptographic Engineering, 1(1), 5–27, DOI: 10.1007/s13389-011-0006-y

4. Genkin, D., Shamir, A., Tromer, E. (2014). RSA Key Extraction via Low-Bandwidth Acoustic Cryptanalysis. In: Advances in Cryptology. CRYPTO 2014. Lecture Notes in Computer Science, 8616, Springer, Berlin, Heidelberg. DOI: 10.1007/978-3-662-44371-2_25

5. Krasov, K. S., & Levina, A. B. (2025). Algorithm for Combining Acoustic and Electromagnetic Channels to Perform an Attack on RSA Algorithm in the GnuPG Program. Journal of Communications, 20(6). DOI: 10.12720/jcm.20.6.724-730

6. Abromeit, A. (2021). Automated masking of software implementations on industrial microcontrollers. In 2021 Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE). 1006–1011. IEEE. DOI: 10.23919/DATE51398.2021.9474183

7. Басан, Е. С., Силин, О. И, Фирсова, М. Г. (2025). A methodology for selecting effective countermeasures to increase the fault tolerance of cyberphysical systems. Вопросы кибербезопасности, 1(65), 28–40. DOI: 10.21681/2311-3456-2025-1-28-40

8. Буневич, М. А., Майоров, А. И., & Врублевский, И. А. (2023). Применение SDR-приемопередатчиков в системах для поиска закладных радиоустройств. Цифровая трансформация, 28(4), 62–71. DOI: 10.35596/1729-7648-2022-28-4-62-71

9. Нанда, Ч. (2025). Применение цифрового радиоприемника Hack-RF One для обнаружения канала управления БПЛА. Информационные системы и технологии: 61-я научная конференция аспирантов, магистрантов и студентов. 123–125. URL: https://libeldoc.bsuir.by/handle/123456789/60539

10. Морозова, А. И. (2025). Прием сигналов с использованием SDR-приемников. Материалы XXI Всероссийской (национальной) научно-технической конференции студентов и аспирантов. Екатеринбург. 588–593. URL: https://elar.usfeu.ru/handle/123456789/13774

11. IEEE Standard for Test Access Port and Boundary-Scan Architecture. In IEEE Std 1149.1-2013 (Revision of IEEE Std 1149.1-2001). 1–444. 2013. DOI: 10.1109/IEEESTD.2013.6515989

12. IEEE Standard for Reduced-Pin and Enhanced-Functionality Test Access Port and Boundary-Scan Architecture. In IEEE Std 1149.7-2009. 1–985. 2010. DOI: 10.1109/IEEESTD.2010.5412866

13. Lo, O., Buchanan, W. J., & Carson, D. (2017). Power analysis attacks on the AES-128 S-box using differential power analysis (DPA) and correlation power analysis (CPA). Journal of Cyber Security Technology, 1(2), 88–107. DOI: 10.1080/23742917.2016.1231523

14. Banzi, M., & Shiloh, M. Getting Started with Arduino. Maker Media, CA: Sebastopol, 2018

ПРЕПРИНТ

ИНФОРМАЦИЯ

Использование куки-файлов