Thesis defence of Nasr-Eddine Ouldei Tebina (AMfoRS team): Sensitivity Analysis and Design Methodology for Secure Digital Circuits against X-Rays

Nasr-Eddine OULDEI TEBINA - AMfoRS team

Thesis directors / supervisors
Paolo MAISTRI - Thesis director - Research project manager - TIMA Laboratory - CNRS
Guillaume HUBERT - Co-thesis director - Engineer - ISAE-ONERA OLIMPES
Nacer-Eddine ZERGAINOH - Co-thesis supervisor - TIMA Laboratory - Université Grenoble Alpes

Rapporteurs
Philippe MAURINE - Rapporteur - Associate professor - LIRMM - Université de Montpellier
Francesco REGAZZONI - Rapporteur - Associate professor - Université d'Amsterdam

Composition of the jury
Paolo MAISTRI - Thesis director - Research project manager - TIMA Laboratory - CNRS
Philippe MAURINE - Rapporteur - Associate professor - LIRMM - Université de Montpellier
Francesco REGAZZONI - Rapporteur - Associate professor - Université d'Amsterdam
Jean-Max DUTERTRE - Examinator - Full professor - École des Mines de Saint-Étienne
Vincent BEROULLE - Examinator - Full professor - LCIS - Grenoble INP - UGA
Lorena ANGHEL - Examinator - Full professor - Grenoble INP - UGA
Brice COLOMBIER - Guest - Associate professor - Université Jean Monnet (Saint-Étienne)

Title: Sensitivity Analysis and Design Methodology for Secure Digital Circuits against X-Rays
Keywords: Hardware security, Countermeasures, X-rays, Physical attacks
Abstract: In digital applications, electronic components must guarantee the security of the processed information. Physical attacks are now well-known threats, and the research for new attack techniques remains a very active field: the use of X-ray illumination has been recently proved feasible to alter the content of memory cells. In this context, the MITIX project aims at proving that X-Rays can effectively constitute a serious threat for secure implementations, even when more affordable equipment is used. During this thesis, the candidate is expected to analyze the sensitivity of secure circuits thanks to simulation models and compare them with experimental results in order to possibly predict the experimental outcomes and extract sensitivity maps extended to a larger area of the topology. The candidate will then be able to use the developed models and flow in order to evaluate hardening techniques or fault attack countermeasures.

Titre : Méthodologie pour Analyse de Sensibilité et Conception de Circuits Sécurisés face aux Attaques par Rayons X
Mots-clés : Attaques physiques, Rayons X, Contremesures, Sécurité matérielle
Résumé : Dans les applications numériques, les composants électroniques doivent garantir la sécurité des informations traitées. Les attaques physiques sont maintenant des menaces bien connues, et la recherche de nouvelles techniques d'attaque reste un domaine très actif : l'utilisation de l'illumination par rayons X s'est récemment avérée possible pour altérer le contenu des cellules mémoire. Dans ce contexte, le projet MITIX vise à prouver que les rayons X peuvent effectivement constituer une menace sérieuse pour les implémentations sécurisées, même lorsque des équipements plus abordables sont utilisés. Au cours de cette thèse, le candidat devra analyser la sensibilité des circuits sécurisés grâce à des modèles de simulation et les comparer aux résultats expérimentaux afin de pouvoir éventuellement prédire les résultats expérimentaux et extraire des cartes de sensibilité étendues à une plus grande zone de la topologie. Le candidat pourra ensuite utiliser les modèles et le flux développés afin d'évaluer des techniques de durcissement ou des contre-mesures d'attaque de fautes.