側通道攻擊

側信道攻擊不是直接破解加密演算法，而是藉由分析加密操作過程中洩漏的「側信道資訊」，例如時間差異、電力消耗變化、電磁波輻射或快取行為，來推測私鑰或敏感資料。在區塊鏈領域，側信道攻擊有可能威脅到硬體錢包、瀏覽器錢包以及節點網路的隱私安全，進而造成數位資產與用戶身分的潛在風險。

內容摘要

旁道攻擊是透過利用系統操作的物理特徵（如功耗、電磁輻射、時延）來提取敏感資訊，而不是直接破解加密演算法。

在加密貨幣領域，旁道攻擊可能針對硬體錢包和礦機，監控設備行為以獲取私鑰等關鍵資料。

常見攻擊類型包括時序攻擊、電源分析攻擊、電磁洩漏攻擊和聲學攻擊，這些攻擊可以在不存取軟體程式碼的情況下實施。

防護措施包括採用恆定時間演算法、加入隨機雜訊、物理屏蔽和安全晶片；硬體錢包廠商必須高度重視防禦此類威脅。

什麼是側信道攻擊？定義與意義

側信道攻擊是一種透過分析加密操作過程中產生的「非預期訊號」，來推測如私鑰等敏感資訊（例如私鑰或交易資料）的攻擊方式。不同於直接針對加密演算法本身的攻擊，側信道攻擊是藉由「竊聽」系統實作過程所產生的物理或行為訊號來竊取機密。

這可比喻為「聽鎖的喀噠聲來猜密碼」。即使加密演算法本身（即鎖）極為安全，其實體實作仍可能洩漏微小線索，例如執行時間變化、電力消耗或電磁輻射等。攻擊者可藉由分析這些訊號，重建關鍵參數。

側信道攻擊如何運作？哪些訊號可能洩漏機密？

側信道攻擊運用與敏感資料相關的物理或系統層級訊號——如時序變化、電力消耗模式或快取存取行為。這些訊號與加密內部計算步驟相關，可能揭露底層模式或數值。

常見的洩漏訊號包含：

時序：不同輸入會導致執行時間差異，攻擊者可藉由映射時差推敲具體計算路徑。
功耗與電磁分析：晶片於不同操作下消耗的電流與電磁特徵各異，可由外部量測。
快取行為：資料是否存在於快取會影響延遲，分析延遲分布可揭露記憶體存取模式。

舉例來說，在數位簽章中，ECDSA（橢圓曲線數位簽章演算法）會用到一次性隨機數（nonce）。若實作允許nonce與時序或功耗相關，攻擊者就可能透過這些訊號推測nonce，進而導出私鑰。

側信道攻擊對區塊鏈錢包的影響？硬體與軟體錢包的差異

側信道攻擊可威脅硬體錢包與軟體錢包。硬體層面，攻擊者可能分析功耗或電磁訊號以推測PIN碼或簽章參數。軟體層面，則可透過時序量測或快取使用行為推斷敏感中間值。

針對硬體錢包，研究發現，若晶片缺乏有效屏蔽，簽章時的功耗特徵可能被識別。為降低風險，廠商會採用常數時間演算法、雜訊注入與屏蔽材料等措施。

針對軟體錢包，瀏覽器或作業系統中的高精度計時器或共享快取可能洩漏細微時序差異或快取存取模式。錢包會透過常數時間程式、降低計時器精度及隔離敏感運算等方式加強防護。

側信道攻擊對智慧合約與交易隱私的影響

側信道攻擊對智慧合約本身影響有限，因為鏈上執行是公開且可驗證，公鏈上不存在有意義的「秘密邏輯」。但與智慧合約相關的鏈下元件及網路傳輸路徑，仍可能暴露隱私資料。

在網路層，交易廣播時序與路由特徵可被分析，用以將交易關聯至特定IP位址或地理位置。學術研究已多次證明，比特幣等區塊鏈網路可透過連線和延遲分析進行去匿名化，這屬於網路時序側信道。

於預言機、簽章聚合或L2證明等鏈下計算、鏈上提交的情境下，非常數時間執行或快取存取產生的側信道洩漏，可能讓攻擊者推測出金鑰片段或輸入資料。

常見類型與知名案例

主要類型包含時序側信道、功耗/電磁分析、快取與分支預測攻擊，以及較少見的聲學或光學側信道。這些攻擊皆依賴「外部線索」來推測內部機密。

時序側信道方面，歷史上曾多次發生簽章函式庫因可量測的時序差異洩漏ECDSA相關資訊的案例。主流函式庫現已採用常數時間運算與隨機化進行防護。

功耗/電磁分析方面，安全研究人員證實早期硬體簽章實作若缺乏屏蔽、隨機化與故障注入保護，可能因功耗軌跡洩漏金鑰資訊。廠商已透過韌體升級與硬體改良降低風險。

基於快取的攻擊則利用現代CPU的共享快取與分支預測特性暴露存取行為。瀏覽器及作業系統已透過降低計時器精度、網站隔離及限制JIT編譯等方式強化防禦。

如何防禦側信道攻擊：工程與用戶實務

防禦措施需從實作與使用兩層面著手：最大限度減少實作中的可觀察差異，並降低使用過程的攻擊面。

工程層面：

採用常數時間程式，消除因資料相關分支產生的時序差異。
簽章過程隨機化（盲化），使功耗與執行時間與機密資料無關。
使用硬體屏蔽及雜訊注入，掩蓋電磁與功耗特徵。

用戶層面：

採用知名錢包並保持韌體/軟體更新——更新通常包含側信道修補。
建議瀏覽器錢包於專用設定或獨立裝置上運行，避免未知擴充帶來的共享快取或高精度計時器風險。
優先選用離線簽章或QR Code轉帳，避免在不可信網路或裝置上暴露私鑰。
避免於公共場所進行敏感操作（如簽章），以防被攝影機或麥克風捕捉視覺或音訊資訊。

交易場景下如何減少側信道攻擊損失：帳戶安全措施

即使私鑰防護措施已十分完善，仍應針對潛在損失預作準備，特別是交易所帳戶安全。

在Gate啟用登入保護與雙重認證（如一次性密碼），定期檢查裝置/工作階段列表，發現異常時立即登出。
開啟提領白名單與延遲，確保資金僅能轉至預設地址，為風險應變爭取時間。
設定防釣魚碼並啟用資金異動通知，降低社交工程或釣魚結合側信道情報的風險。
大額長期資產建議存放於高安全性的冷錢包或多簽方案，日常流動性則可用小額熱錢包。

側信道攻擊趨勢：未來展望

至2025年，研究焦點將更集中於瀏覽器與行動端側信道，特別是多媒體感測器與微架構細節。雲端環境、L2證明、多租戶及專用硬體場景亦成為關注重點。防禦方面，常數時間程式庫、瀏覽器程序隔離與硬體屏蔽應用日益普及。

值得關注的方向包含：運用機器學習更高效去除功耗/電磁訊號雜訊；針對Rollup證明晶片與簽章模組進行側信道稽核；持續降低錢包前端的計時器精度並落實權限最小化。

側信道攻擊重點整理

側信道攻擊並非破解演算法本身，而是利用實作與環境中的「非預期訊號」。在區塊鏈生態中，錢包簽章操作與網路隱私風險最高。有效防護需結合工程手段（常數時間編碼、隨機化、硬體屏蔽）與用戶策略（瀏覽器隔離、離線簽章、最小化暴露）。交易所用戶應搭配白名單與多重認證以降低損失。隨著攻擊技術演進，持續更新與多層防禦是長期安全的關鍵。