hardware-fab/DFS_DESYNCH

`DFS_DESYNCH`数据集包含在32位RISC-V系统芯片上运行的软件AES实现的功率轨迹。该系统芯片集成了动态频率缩放（DFS）单元，随机调整操作频率在35MHz到60MHz之间。数据集旨在支持侧信道分析方法的研究，特别是DLaTA方法，用于在频率缩放下重新同步收集的功率轨迹。数据集的结构包括两个主要组别：profiling和attack，每个组别包含128,000个轨迹，总计256,000个轨迹。每个组别内部又包含三个数据集：traces、labels和metadata。数据集以HDF5文件格式存储，并分为32个文件，基于加密密钥的第一个字节进行分区。数据收集使用了真实世界的硬件-软件基础设施，包括主机PC、Picoscope 5244d数字采样示波器和NewAE CW305板。数据集的社会影响在于增强侧信道安全性，支持NIST FIPS-140v3标准，促进创建强大的反制措施，从而为更安全的数字世界做出贡献。

原始信息汇总

DFS_DESYNCH 数据集概述

数据集基本信息

• 名称: DFS_DESYNCH
• 标签: AES, RISC-V, Dynamic-Frequency-Scaling, Side-Channel-Analysis
• 大小: 100K < n < 1M
• 配置: DFS_DESYNCH
• 数据文件: dfs_desynch/*.h5
• 许可证: Open Data Commons License cc-by-4.0
• 创建者: hardware-fab

数据集描述

• 内容: 包含在32位RISC-V系统芯片（SoC）上运行的软件AES实现的功耗轨迹。
• 频率调整: SoC包含一个动态频率调整（DFS）单元，随机调整操作频率在35MHz到60MHz之间。
• 目的: 用于辅助侧信道分析方法的研究，特别是支持DLaTA方法进行频率调整下的功耗轨迹重同步。

数据集结构

• 分组: 数据分为“profiling”和“attack”两组，每组包含128,000条轨迹，总计256,000条轨迹。
• 内部数据集:
  • traces: 包含128,000条功耗轨迹，每条轨迹包含200,000个时间样本，捕捉整个AES加密过程及随机指令序列。轨迹经过125kHz截止频率的高通滤波预处理。
  • labels: 为每条轨迹提供标签，指示测量期间发生的频率变化。标签包含两个字段：
    • sample: 频率变化发生的时间样本，范围为0到200,000。
    • frequency: 从相应样本开始的新操作频率，取值范围为{35, 40, 45, 50, 55, 60}。
  • metadata: 包含每条轨迹的元数据，包括：
    • key: AES加密使用的密钥。
    • plaintext: AES加密使用的明文。

数据格式

• 存储格式: HDF5文件格式。
• 分块: 数据集根据加密密钥分为32个文件，密钥为16字节数组，仅变化第一个字节，其余15个字节固定。

数据集分块信息

分块文件名	第一个密钥字节值范围	磁盘大小 (GB)	数据量
dfs_desynch_chunk_0.h5	[0x00-0x07]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_1.h5	[0x08-0x0f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_2.h5	[0x10-0x17]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_3.h5	[0x18-0x1f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_4.h5	[0x20-0x27]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_5.h5	[0x28-0x2f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_7.h5	[0x30-0x37]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_7.h5	[0x38-0x3f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_8.h5	[0x40-0x47]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_9.h5	[0x48-0x4f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_10.h5	[0x50-0x57]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_11.h5	[0x58-0x5f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_12.h5	[0x60-0x67]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_13.h5	[0x68-0x6f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_14.h5	[0x70-0x77]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_15.h5	[0x78-0x7f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_16.h5	[0x80-0x87]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_17.h5	[0x88-0x8f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_18.h5	[0x90-0x97]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_19.h5	[0x98-0x9f]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_20.h5	[0xa0-0xa7]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_21.h5	[0xa8-0xaf]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_22.h5	[0xb0-0xb7]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_23.h5	[0xb8-0xbf]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_24.h5	[0xc0-0xc7]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_25.h5	[0xc8-0xcf]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_26.h5	[0xd0-0xd7]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_27.h5	[0xd8-0xdf]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_28.h5	[0xe0-0xe7]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_20.h5	[0xe8-0xef]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_30.h5	[0xf0-0xf7]	6.4	8k
dfs_desynch_chunk_31.h5	[0xf8-0xff]	6.4	8k

数据集收集

• 硬件平台:
  • 主机PC
  • Picoscope 5244d数字采样示波器（DSO）
  • NewAE CW305板，搭载AMD Artix-7 FPGA
• 采样率: 125Msample/s，分辨率为12位。
• FPGA实现: 包含1.5Mps UART接口、32位RISC-V CPU、CLK_LBL_GEN单元和DFS执行器。
• 加密实现: 使用OpenSSL AES实现。

数据集的社会影响

• 目的: 增强侧信道安全性，支持NIST FIPS-140v3标准中的侧信道安全验证。
• 贡献: 通过识别和解决加密实现中的潜在弱点，促进创建更强大的安全措施，从而增强数字世界的安全性。