פרויקטי גמר - הנדסת מחשבים - המעבדה להגנת סייבר - תשפ"ג
|
701 Secure Computation with Minimal Disclosure חישוב בטוח עם חשיפה מינימליתשם המנחה: כרמית חזאי הרקע לפרויקט: חישוב בטוח הינו כלי חשוב בקריפטוגרפיה המאפשר להריץ חישוב ברשת של מחשבים הנמצאים תחת מתקפה, תוך שמירה על תכונות חשובות כמו פרטיות ונכונות. בפרויקט זה נחקור את הפונקציונליות שמחשבת את החיתוך של שתי קבוצות. פרוטוקול בטוח עבור פונקציונליות זו לא מדליף אינפורמציה נוספת מעבר לחיתוך. קיימות אפליקציות רבות הדורשות שחישוב זה יבוצע תוך שמירה על פרטיות. מטרת הפרוייקט היא לחקור מימושים של פונקציה זו במודל מתקפות חזק המאפשר ליריב להשחית את אחד השחקנים ולהתקיף את השחקן השני באופן שרירותי. במודל זה קיים מגוון רחב של פרוטוקולים, תוך שימת דגש על מודלי תקיפה שונים וחקירת סיבוכיות של פרמטרים שונים (כמו תקשורת, חישוב, מספר סיבובים וכו'). מטרת הפרויקט: המחקר בפרויקט זה מתחלק לשתי מטרות עיקריים. בשלב הראשון והתיאורטי, הסטודנטים ילמדו את היסודות של חישוב בטוח ויוכיחו בטיחות לגבי מספר פרוטוקולים המחשבים את פונקציית החיתוך. המטרה השנייה מתמקדת בחלק המעשי בו הסטודנטים יממשו פרוטוקולים אלו. תכולת הפרויקט: במהלך הפרויקט הסטודנטים ירכשו ידע מקיף וחשוב בקריפטוגרפיה וחישוב בטוח. בפרט, ילמדו טכניקות הוכחה ותכנון של פרוטוקולים, כמו גם מודלי תקיפה שונים והגנות מפניהם. המימושים יעשו תוך שימוש ב-open source הבא: http://crypto.biu.ac.il/about-scapi.php קורסי קדם: פרוטוקולים קריפטוגרפיים ואבטחת תקשורת 83-685 דרישות נוספות: מומלץ גם לקחת את יסודות הקריפטוגרפיה 83-658 מקורות: |
|
702 Zero-knowledge proofs and cryptographic applications הוכחות באפס ידיעה ואפליקציות קריפטוגרפיותשם המנחה: ד״ר מור וייס הרקע לפרויקט: הוכחות באפס ידיעה הן כלי מרכזי בתכנון פרוטוקולים קריפטוגרפיים. הן מאפשרות להוכיח טענות, למשל "אני יודע פתרון לחידת סודוקו" או "אני יודעת את סיסמת הכניסה לחשבון ה-Gmail הזה", מבלי לחשוף שום מידע נוסף מלבד העובדה שהטענה נכונה, ובפרט מבלי לחשוף את הפתרון לחידת הסודוקו או את הסיסמא הסודית לחשבון ה-Gmail. מטרת הפרויקט: מטרת הפרויקט היא מימוש פרוטוקולים להוכחות באפס ידיעה והשוואה ביניהם. ראשית, ימומשו מספר פרוטוקולים להוכחות באפס ידיעה. לאחר מכן, יגובשו ניסויים שונים שישוו את הפרוטוקולים על דוגמאות קלטים שונות תחת פרמטרים שונים, דוגמת זמן ריצה. המטרה תהיה להבין באלו מקרים עדיף להשתמש בכל אחד מהפרוטוקולים. במהלך הפרויקט תיחשפו לשיטות עבודה בתחום הקריפטוגרפיה ותצברו ידע רלוונטי ומבוקש מעולם הסייבר. תכולת הפרויקט: הפרויקט כולל מספר שלבים:
קורסי קדם:
מקורות: The Foundations of Cryptography - Volume 1: Basic Techniques. Oded Goldreich, Cambridge University Press 2001 |
|
703 Security analysis of MPC protocols such as Garbled-Circuits against Side-Channels adversaries and possible evaluation of ZK/OT. הערכת האבטחה של בניות מולטי-פרטי כגון Garbled Circuits כנגד תוקפים עם גישה לזליגת ערוצי צד ואפשרות בחינה של פרוטוקולי ZK/OT.שם המנחה: ד"ר איתמר לוי הרקע לפרויקט: Secure multi-party computation (MPC) in general and two-party Garbled-Circuits (GC) and their evaluation provide parties the ability to evaluate functions on their joint inputs, while conforming with input-data confidentiality. GC compilers and their respective efficient evaluation have drawn considerable research. Recent advances which significantly reduce communication and computation cost of GCs', include Free-XOR gates and FleXOR with Half-Gates cryptographic primitives. Under such constructions, XOR gates are computed directly without garbling them. Synthesizing a computation to a circuit minimizing non-linear elements on account of linear ones (which are free) is a key for performance improvement for some existing protocols. Side-channel analysis (SCA) attacks pose a significant security threat to cryptographic devices. To date, GC were considered to be SCA-secure or in some sense leakage-resilient. In this research we will evaluate the validity of such a claim. For the purpose we will utilize advanced SCA tools such as Horizontal attacks (HDPA) mixed with advanced hypothesis building and standard (vertical) SCA tools. Possibly, another extension for the evaluation would be a similar evaluation of Zero-Knowledge/ Oblivious-Transfer protocols sensitivities. מטרת הפרויקט: הפרויקט רחב מאוד ולא כל סטודנטים יתאימו לבצע בהכרח את כל החלקים של הפרויקט אלא ישתלבו לפי חוזקתם. כתלות בכלים ובקורסים הקודמים של הסטודנטים אפשרות אחת היא לבצע הערכה מתימטית סטטיסטית גרידא (יותר תיאורטית), אפשרות נוספת היא לממש בתכנה את האלגוריתמים ב C, להוריד על סביבת מעבד, לבצע מדידות במעבדה ולבצע הערכת אבטחה ותקיפות ממדידות זליגה במעבדה תו"כ עבודה על הדאטה ועל האלגוריתמיקה. המטרה היא לבחון אספקטים תיאורטיים של מתי המתקפה אפשרית ולמה ולבחון את הפרמטרים השונים תו"כ הגעה למסקנות משמעותיות עם השפעה מחקרית וישומית. בשיתוף עם פרופ' כרמית חזאי. תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:
מקורות:
מקורות על תקיפות ערוצי צד ינתנו ע"י המנחה |
|
704 Power Attack and security on co-processor Design התקפה והגנה על מעבדים משולבי מאיצי חומרהשם המנחה: Itamar Levi, Oren Ganon הרקע לפרויקט: Power Analysis Attacks, aimed at recovering secret cryptographic values, Such attacks exploit the dependence of current of CMOS Integrated Circuits (ICs) on their inputs (e.g., the secret key of a cryptographic circuit) מטרת הפרויקט: Crypto co-processors are designed is specifically scenarious where HW is beneficial to perform computationally intensive cryptographic operations, doing so far more efficiently than the general-purpose CPU. There are some coprocessor design that are resistant to power analysis attack, which adds pseudo-operation and exponential randomization masking to defend SPA and DPA This project is about both attacking and building Power Attack secure co-processors and Cryptographic Accelerator, building on Cadence Processor תכולת הפרויקט: Build and analysis Leakage Power Attacks on Cadence processors קורסי קדם:
דרישות נוספות: The students should take course \ have a basic background of Cryptography , Logic Design ,FPGA, Python\Matlab, Computer Organization \ Embedded System מקורות: |
|
705 LOAD\STORE ASLR Accelerator using standard extendable ISAs חומרה יעודית לרנדומיזציית גישה לזכרון במעבדים מוטמעיםשם המנחה: Itamar Levi, Oren Ganon הרקע לפרויקט: Address Space Layout Randomization is for randomly moving the segments of a program in memory. ASLR aims to prevent an attack from reliably reaching its target memory address מטרת הפרויקט: This project is about building LOAD\STORE ASLR mechanism for Cadence Processor using HDL language , Profiling and Cryptographic Analysis תכולת הפרויקט: הסטודנטים יתמודדו עם מתקפות דרך ממשקי התכנה (op system, multi-user on the same memory space וכו), לדוגמא מתקפות buffer overflow, flush and reload, evict and time וכו'. קורסי קדם:
דרישות נוספות: The students should take course \ have a basic background of Cryptography , Logic Design ,FPGA, Python\Matlab, Computer Organization \ Embedded System מקורות: |
|
706 Hardware assisted Code Integrity Checking (CIC) הגנה על מהלך וביצוע תקין של תוכנית הרצה על מעבד הנתון להתקפה זדוניתשם המנחה: אסנת קרן הרקע לפרויקט: הפרוייקט עוסק בהגנה על תוכנה הרצה על מעבד מפני התקפות זדוניות שמטרתן לשבש את מהלכה או לשנות אותה כדי לחלץ דרכה מידע סודי הנמצא במערכת. מטרת הפרויקט: במסגרת הפרוייקט תבחן האפשרות לוודא בזמן אמת, כלומר בזמן הרצת הקוד, שהפקודות המתבצעות הן אכן הפקודות המקוריות ולא פקודות שהוזרקו ע"י תוקף המכיר את הקוד ואת ארכיטקטורת המחשב. הפרוייקט יתמקד בבחינת שיטות הגנה על פקודות הנמצאות בזכרון הראשי או ב cache. הפרוייקט לא יעסוק במנגנוני הגנה על פקודות הנמצאות בשלבי עיבוד ב- pipe . תכולת הפרויקט: במהלך הפרויקט הסטודנטים ירכשו ידע בנושא חומרה בטוחה ובקודים מכווני אבטחה. קורסי קדם: מבוא לתורת הצפינה, מבנה מחשבים ספרתיים דרישות נוספות: רשות (מומלץ): MATLAB וורילוג מקורות:
|
פרויקטים נוספים מומלצים |
|
807 Differentially Private Clustering Algorithms אלגוריתמי קלאסטרינג פרטייםשם המנחה: Or Sheffet הרקע לפרויקט: Differential privacy has been established in recent years as the "de-facto" gold standard of privacy preserving data analysis. In this project the students are expected to read, understand, implement and test a differentially private algorithm for locating a cluster / multiple clusters in a given dataset of points in the Euclidean space. מטרת הפרויקט: This project is centered around the problem of private data clustering. The students are expected to implement randomized algorithms that deal with clustering, including: noisy counting, above-threshold, locally-sensitive hashing, and randomly chosen axes. Furthermore, the students are expected to test and compare the performance of said algorithms over multiple datasets. Academically, the goal of the project is to have the students acquainted with differential privacy (DP) and the high-level ideas of differential privacy, as well as the technical difficulties that arise from the promise of DP. Practically, the goal is to publish the project's code online, available for researchers world-wide. תכולת הפרויקט: The project's main focus is on understanding and implementing a scientific paper in differential privacy. The project is based on 3 stages:
The main focus of the project is the 1-cluster algorithm of Nissim and Stemmer, composed of multiple building blocks. The students are required to implement each of these subroutines and then wrap it all together in an algorithm of bounded privacy lose (i.e. a (\epsilon,\delta)-DP algorithm). קורסי קדם:
מקורות: |
|
901 Hardware Cryptographic Accelerator מאיץ חומרה להצפנהשם המנחה: Dr. itamar levi , Oren Ganon הרקע לפרויקט: There are several benefits to introducing cryptographic acceleration into computing hardware depending on how you got about integrating these systems. for many, the biggest benefit to cryptographic acceleration is that it enables their computing hardware to focus on other operational aspects and this could help to provide a significant boost in hardware performance and operational ability. מטרת הפרויקט: Cryptographic Accelerator - is a co-processor designed specifically to perform computationally intensive cryptographic operations, doing so far more efficiently than the general-purpose CPU. תכולת הפרויקט: The Students will design and build Cryptographic Accelerator on Cadence processor (in HDL), profiling his performance and produce analysis data for his design קורסי קדם: Cryptographic , Logic Design , Computer Organization \ Embedded System דרישות נוספות: The students should take course \ have the background of Cryptographic , Logic Design , Computer Organization \ Embedded System מקורות: https://ip.cadence.com/knowledgecenter/know-ten/hwsw/optimized-with-tie |
|
902 Laser Fault Injection Sensing and characterization חישת החדרת כשלים ע"י לייזר ואפיון השגיאהשם המנחה: ד"ר איתמר לוי הרקע לפרויקט: הפרויקט עוסק בחישת החדרות כשלים למערכות אלקטרוניות. החדרת כשלים מהווה אמצעי עבור תוקפים לחלץ אינפורמציה סודית ממערכות אלקטרוניות קריפטוגרפיות. ע"י חלחול הכשל לערוץ התקשורת ניתן להסיק למשל מפתחות הצפנה. הטכנולוגיה המפותחת מבקשת לאתר החדרת כשלים ולמנוע אפשור ערוץ התקשורת במדה והתגלה. מטרת הפרויקט: המטרה היא לספק יכולות חישה דיגיטליות (רלוונטי לשרשרת סייבר \ שרשרת חומרה\ ננו-אלקטרוניקה) בעלות מימוש נמוכה (מעט חומרה) עם רזולוציה מרחבית וזמנית גבוהה ואפיון מודל לשגיאה תחת תנאים שונים. תכולת הפרויקט: הסטודנטים יעבדו עם עמדת הלייזר בסביבה אוטומאטית נשלטת ע"י קוד פייטון, יממשו מערכת קריפטוגרפית (למשל הצפנה) על גבי FPGA (או מימוש מעבד פשוט, לתקשורת תכנתית או מימוש ישיר בחמרה) , ויממשו מגוון סנסורים בתכן, יתקשרו עם הרכיב יעריכו את טיב ההגנה ע"י מגוון מטריקות וכו'. קורסי קדם: לא חובה עבור תחילת הפרויקט (כלומר פרויקט יכול להתחיל ללא והקורס יילקח תו"כ) - מבוא לקריפטו. דרישות נוספות: ידע בפייטון יכול להיות בהחלט לעזר ואנו עושים שימוש בכלי באופן מאסיבי. מקורות:
יינתנו בפתיחת הפרויקטים מקורות מדויקים. |
|
903 Distributed Clock Synchronization on Grids סנכרון שעונים מבוזר על גבי סבכותשם המנחה: Moti Medina הרקע לפרויקט: שיטות קיימות לסינכרון שעונים על גבי שבב (למשל, עצי שעונים) הן ריכוזיות ואינן סקלביליות: הפרשי הזמן בין שני שעונים של יחידות סמוכות הוא פרופורציוני לגודל השבב. אנו חוקרים שיטות בהן הפצת השעון נעשית באופן מבוזר (ולא ריכוזי). התהליך של תכנון חומרה לסינכרון שעונים לרוב מתחיל בניסוח אלגוריתם מבוזר תאורטי, ניתוח תאורטי, מימוש האלגוריתמים בחומרה, ולבסוף הדגמה באמצעות סימולציות שאכן המימוש תואם את התאוריה. מטרת הפרויקט: בפרוייקט זה נעשה תהליך הפוך! אנו נלמד את שיטת הפצת השעון במאמר המצורף, נחלץ ממנו את אלגוריתם מבוזר ה"חבוי" בו, ננתחו, ונממשו שוב בראייה האלגוריתמית אותה נפתח. כמובן, עלינו לשחזר את תוצאות המעגל המקורי במימושינו. תכולת הפרויקט:
קורסי קדם:
מקורות: S. Fairbanks and S. Moore, "Self-timed circuitry for global clocking," 11th IEEE International Symposium on Asynchronous Circuits and Systems, 2005, pp. 86-96, doi: 10.1109/ASYNC.2005.29. (https://www.cl.cam.ac.uk/~swm11/papers/async2005.pdf) |
|
229 Development of secured cryptographic systems against side channel attacks תכנון מערכות קריפטוגרפיות מוגנות כנגד התקפות ערוץ צדשם המנחה: דוד צוקר זביב הרקע לפרויקט: Today, most electronic devices such as smartphones, smart cards, cars, etc. employ secured communication to protect the user's private information. The cryptographic functions are usually well known and are mathematically proven to be secure. However, once they are implemented in hardware, new unintentional side channels of communication are introduced. Secret information then leaks through these side channels, compromising the security of the cryptographic functions. מטרת הפרויקט: במסגרת הפרויקט נפתח הגנות אשר יגבילו את יכולתו של התוקף לחלץ מידע דרך ערוצי הצד. בפרט, נוכל לפתח הגנות ברמת המעגל או ברמת האלגוריתם, תוך שימוש בוירטואוזו, ורילוג או קוד C. נוכל להעריך את הפתרונות בעזרת סימולציות, מימוש על FPGA או על מיקרו מעבד. כלומר, הפרויקט יאפשר לסטודנטים להתנסות במגוון כלים שמעניינים אותם, כאשר המטרה בסוף היא לפתור בעיות בתחום אבטחת החומרה. תכולת הפרויקט: פיתוח הגנות תוך תכנון מערכת חומרה ו/או תוכנה, עבודה ברמת המעגל, תכנון מערכת חומרה או כתיבת קוד תוכנה. בדיקה והערכה על גבי פלטפורמות שונות – מעבד, FPGA או סימולציות. קורסי קדם: 83308 - מעגלים אלקטרוניים ספרתיים מקורות: 1. Zooker, David, et al. "Temporal Power Redistribution as a Countermeasure against Side-Channel Attacks." 2020 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). IEEE, 2020. |
