I løbet af det sidste årti er der, udover metoder til at udtrække hemmeligheder eller udføre andre uautoriserede handlinger, blevet anvendt utilsigtet datalækage og manipulation af programudførselsprocessen ved hjælp af sideskanaler.
Traditionelle angrebsmetoder kan være dyre med hensyn til viden, tid og beregningskraft. Angreb via sideskanaler kan derimod være lettere at udføre og destruktive, da de afslører eller kontrollerer fysiske egenskaber, der er tilgængelige under normal drift.
Ved hjælp af statistiske metoder til behandling af målinger fra sideskanalen eller ved at indføre fejl i de lukkede kanaler på chippen, kan en angriber få adgang til dens hemmeligheder på få timer.
Årligt bliver der udgivet mere end 5.000 millioner smartkort, og nye indlejrede kryptografiske teknologier dukker op på markedet, hvilket øger behovet for at sikre både erhvervslivet og privatlivet.
I Nederlandene har Riscure udviklet systemet Inspector, som giver forskningslaboratorier samt producenter nye, højeffektive værktøjer til trusselopsporing for at sikre sikkerheden.
Riscure's Inspector-system understøtter forskellige metoder til analyse af sideskanaler (SCA), såsom forbrugningsanalyse (SPA/DPA), synkronisering, radiobølger samt elektromagnetisk analyse (EMA) og forstyrrelsesangreb (FI), såsom spændingsfejl, taktsvigt og manipulation med hjælp fra laser. Embederede funktioner i systemet understøtter mange kryptografiske algoritmer, applikationsprotokoller, grænseflader og måleinstrumenter.
Systemet giver dig mulighed for at udvide og implementere nye metoder og egne applikationer til opdagelse af sårbarheder.
Analysesystemet for sideskanaler Inspector SCA inkluderer:
- strømforbrugstraceren Power Tracer;
- elektromagnetisk sonderingsinstallation EM Probe Station;
- triggergeneratoren icWaves;
- CleanWave-filteret;
- strømsonden Current Probe.
Blandt de primære 'features' kan nævnes de vigtigste:
- Det er et enkelt integreret værktøj til analyse af sideskanaler og test ved at indføre fejl;
- Inspector opfylder kravene til testning gennem sidekanaler, der er certificeret af EMVco og CMVP i henhold til fælles kriterier;
- Det er et åbent miljø, der inkluderer kildekoden til modulerne, hvilket gør det muligt at ændre eksisterende metoder og inkludere nye testmetoder, som brugeren kan udvikle til Inspector;
- Stabil og integreret software og hardware inkluderer højhastighedsdatainsamling fra millioner af spor;
- Den seks måneders softwareudgivelsescyklus giver brugerne mulighed for at holde sig opdateret med de seneste metoder til testning af sidekanaler i feltet.
Inspector udgives i forskellige versioner på en enkelt platform:
- Inspector SCA tilbyder alle nødvendige valgmuligheder for at udføre analyse af sidekanaler DPA og EMA.
- Inspector FI tilbyder fuld funktionalitet til indføring af fejl (forstyrrende angreb) samt differentiel fejl analyse (DFA).
- Inspector Core og SP (signalbehandling) tilbyder grundlæggende SCA-funktionalitet, implementeret i form af separate moduler for at sikre en prisvenlig softwarepakke til datainsamling eller efterfølgende behandling.
Inspector SCA
Når måleresultaterne er modtaget, er forskellige signalbehandlingsmetoder tilgængelige for at generere mange spor med høj signalstyrke og lav støj. Der er udviklet signalbehandlingsfunktioner, der tager højde for de subtile forskelle mellem signalbehandling af elektromagnetisk sporing, strømsporing og RF-sporing. Kraftfulde grafiske værktøjer til skitsering i Inspector giver brugerne mulighed for at udføre tidsmæssig analyse eller validering af spor, f.eks. for sårbarhed overfor SPA.
Udførelse af DPA ved implementering af ECC
For mange sikkerhedsimplementeringer, der i dag betragtes som sikre mod SPA, fokuserer testning typisk på differentielle testmetoder (dvs. DPA/CPA). Med dette formål tilbyder Inspector et bredt udvalg af konfigurerbare metoder vedrørende mange kryptografiske algoritmer og sådanne udbredte algoritmer som (3)DES, AES, RSA og ECC.
EM-udstråling fra chippen for at finde den bedste placering ved implementering af DEMA
Hovedfunktioner
- Denne løsning kombinerer analyze af forbrugsstyrken (SPA/DPA/CPA), elektromagnetiske (SEMA/DEMA/EMA-RF) og kontaktløse testmetoder (RFA).
- Dataindsamlingshastigheden forbedres betydeligt ved den tætte integration af oscilloskopet med Inspector.
- For at forhindre jitter i taktsignaler og randomisering anvendes avancerede justeringsmetoder.
- Brugeren kan konfigurere kryptografi-moduler, der understøtter primære angreb og angreb af højere orden på alle de vigtigste algoritmer, såsom (3)DES, AES, RSA og ECC.
- Udvidet support for algoritmer specifikke for forskellige områder anvendes, herunder SEED, MISTY1, DSA, samt Camellia.
Hardware
Udover workstation PC bruger Inspector hardware, der er optimeret til data fra sideskanaler og signalindsamling:
- Power Tracer til SPA/DPA/CPA på smartcards
- EM Probe station til SEMA/DEMA/EMA RF
- Current Probe til SPA/DPA/CPA på indbyggede enheder
- CleanWave-filter med Micropross MP300 TCL1/2 til RFA og RF EMA
- IVI-kompatibelt oscilloskop
De vurderede objekter kræver ofte målinger, omstillinger og styring af hardware, der er nødvendige for at udføre SCA. Det fleksible hardware-manager i Inspector, den åbne udviklingsmiljø og de brede interface-muligheder giver et solidt fundament for høj kvalitetsmålinger ved brug af brugerens udstyr.
Inspector SCA
Den førende ingeniør for intern sikkerhed, Joh John Connor, siger om systemet:
“Inspector har radikalt ændret den måde, vi vurderer vores produkters modstand mod differentiel DPA. Dens styrke ligger i, at den integrerer indsamling og analyseprocesser, der gør os i stand til hurtigt at vurdere effektiviteten af nye krypteringshardwareprojekter. Desuden giver dens fremragende grafiske interface brugeren mulighed for at visualisere energiforbrugets signaturer ud fra de indsamlede diskrete data individuelt eller samtidigt — hvilket er uvurderligt, når data forberedes til DPA under et angreb – samtidig med at dens kraftfulde analytiske biblioteker understøtter de mest almindeligt anvendte kommercielle krypteringsalgoritmer. Rettidige software- og teknologiuopdateringer, støttet af Riscure, hjælper os med at opretholde sikkerheden i vores produkter.
Inspector FI
Inspector FI – fejlinjectering – tilbyder et bredt udvalg af funktioner til at udføre testmetoden for fejlinjectering i teknologier til smartkort og indlejrede enheder. Støttede testmetoder inkluderer clock-pulsfejl, spændingsfejl og optiske angreb ved hjælp af laserudstyr. Angreb ved fejlinjectering – også kendt som forstyrrende angreb – ændrer opførslen af chippen, hvilket medfører en brugbar fejl.
Med Inspector FI kan brugerne teste, om nøglen kan udvindes ved at forårsage fejl i chippen ved kryptografiske operationer, omgå verificering såsom autentificering eller livscyklusstatus, eller ændre programkørselsprocessen på chippen.
Omfattende konfigurerbare indstillinger
Inspector FI inkluderer et stort antal brugertilpassede parametre til programbaseret kontrol af skift og forstyrrelser, såsom toppe af impulser med forskellige varigheder, gentagelse af impulser og ændringer af spændingsniveauet. Softwaren præsenterer resultaterne og viser den forventede opførsel, kortreset og uventet opførsel, sammen med detaljeret logføring. DFA-angrebsmoduler er tilgængelige for de primære krypteringsalgoritmer. Ved at bruge "master" kan brugerne også oprette et brugerdefineret forstyrrende program med API.
Hovedfunktioner
- Ikke-parallele og let reproducerbare præcision og synkronisering for alt hardware til fejlinjectering (glitching).
- Angrebsdesignsituationer ved hjælp af et kraftfuldt kommandosystem og integrerede IDE Inspector.
- Omfattende konfigurationsmuligheder i Inspector til automatiseret testning ved fejlindføring.
- Laserudstyr til multiglitcheing med bag- og forsidesiden af kortet, specialfremstillet til brugertest ved fejlindføring.
- DFA-moduler til implementering af populære krypteringsalgoritmer, herunder RSA, AES og 3DES.
- Opgradering til multipoint-laser muliggør påvirkning af chippen på flere steder samtidig.
- Operationafhængig synkronisering ved hjælp af trigger-generatoren icWaves kan forhindre anvendelse af modforholdsregler og undgå tab af prøven.
Hardware
Inspector FI kan bruges sammen med følgende hardwarekomponenter til at udføre angreb:
- VC Glitcher med ekstra glitch-forstærker.
- Diode laser station med ekstra multipoint opgradering.
- PicoScope 5203 eller IVI-kompatibel oscilloskop.
Inspector FI med VC Glitcher fejgengenerator, trigger-generator icWaves, glitch-forstærker og laserstation.
VC Glitcher-generatoren danner kernen i arkitekturen til fejlindføringssystemet Inspector. Ved at bruge superhurtig FPGA-teknologi kan der genereres fejl med en varighed på kun to nanosekunder. Hardware har en brugervenlig programmeringsgrænseflade. En fejlprogram lavet af brugeren uploades til FPGA før testkørslen. VC Glitcher inkluderer en integreret kreds til spændingsfejlindførelse og taktsignalfejl, samt en kanaludgang til kontrol af laserstationen.
Diode laserstationen består af et specialfremstillet sæt kraftige diode-laser med skræddersyet optik, der hurtigt og fleksibelt styres af VC Glitcher. Udstyret hæver optisk testning til et nyt niveau ved at levere effektive adskillige fejl, præcis kontrol over energiforbruget og hurtig og forudsigelig reaktion til pulsskift.
Takket være opgraderingen af diode laserstationen til multipoint-version kan flere områder på chippen testes ved hjælp af forskellige synkroniserings- og strømspændingsparametre.
Signalbaseret lancering ved brug af trigger generatoren icWaves
Jitter i taktsignaler, tilfældige procesafbrydelser og datadrevet procesvarighed kræver fleksibel fejlhåndtering og indsamling af sidekanaldata. icWaves generatoren i Inspector-systemet skaber et triggerimpuls som svar på realtidsopdagelse af afvigelser fra den angivne model baseret på chips energiforbrug eller EM-signal. Enheden inkluderer et specialdesignet båndbreddefilter for at sikre, at modeloverensstemmelse opdages selv ved støjende signaler.
Reference tracering, der bruges til at sammenligne med modellen inde i en FPGA-baseret enhed, kan modificeres ved hjælp af Inspector's signalbehandlingsfunktioner. Smartkortet, der opdager fejlindførsel, kan initiere en beskyttelsesmekanisme for at slette hemmelige data eller blokere kortet. icWaves-komponenten kan også bruges til at initiere kortets nedlukning hver gang strømforbruget eller EM-profilen afviger fra normal drift.
Laser Station (LS) med multipunktadgangsoptioner,
med mikroskop og koordinatbord
Integreret udviklingsmiljø (IDE)
Inspector udviklingsmiljøet er designet til at give maksimal fleksibilitet til brugeren, der anvender SCA og FI til forskellige formål.
- Åbent API: forenkler implementeringen af nye moduler
- Kildekode: Hvert modul leveres sammen med sin kildekode, så modulene kan tilpasses brugerens ønsker eller anvendes som grundlag for udvikling af nye moduler.
Inspector FI
Inspector kombinerer fejlinjering og sidekanal analysemetoder i én højtydende pakke.
Eksempel på fejlanalyse:
Området for sidekanalangreb udvikler sig hurtigt, og nye forskningsresultater offentliggøres hvert år, bliver almen viden eller gør certificering af kredsløb og standarder obligatorisk. Inspector giver brugerne mulighed for at holde sig ajour med nye udviklinger og regelmæssige softwareopdateringer, der implementerer nye metoder.
Kilde: habr.com
