Negli ultimi dieci anni, oltre ai metodi di estrazione di segreti o di esecuzione di altre azioni non autorizzate, gli aggressori hanno iniziato a utilizzare la fuga involontaria di dati e la manipolazione del processo di esecuzione dei programmi attraverso canali laterali.
I metodi di attacco tradizionali possono essere costosi in termini di conoscenze, tempo e potenza di calcolo. Gli attacchi attraverso canali laterali, d'altra parte, possono essere più facilmente attuabili e non distruttivi, poiché rivelano o manipolano proprietà fisiche accessibili durante il normale funzionamento.
Utilizzando metodi statistici per elaborare le misurazioni dei canali laterali o introducendo guasti nei canali chiusi del chip, l'attaccante può accedere ai suoi segreti in poche ore.
Ogni anno vengono emessi più di 5.000 milioni di smart card e sul mercato emergono nuove tecnologie crittografiche integrate, aumentando la necessità di garantire la sicurezza sia per le attività commerciali che per la vita privata.
In Olanda, l'azienda Riscure ha sviluppato il sistema Inspector, che offre a laboratori di ricerca e produttori nuovi strumenti altamente efficaci per il rilevamento delle minacce alla sicurezza.
Il sistema Inspector di Riscure supporta vari metodi di analisi dei canali laterali (SCA), come l'analisi del consumo energetico (SPA/DPA), la sincronizzazione, le radiofrequenze, oltre all'analisi elettromagnetica (EMA) e attacchi di perturbazione (FI), come interruzioni di tensione, interruzioni di clock e manipolazioni tramite laser. Le funzionalità integrate del sistema supportano numerosi algoritmi crittografici, protocolli applicativi, interfacce e strumenti di misura.
Il sistema consente di espandere e implementare nuovi metodi e applicazioni proprie per la rilevazione delle vulnerabilità.
Il sistema di analisi dei canali laterali Inspector SCA comprende:
- tracciatore di consumo energetico Power Tracer;
- installazione della sonda elettromagnetica EM Probe Station;
- generatore di trigger icWaves;
- filtro CleanWave;
- sonda di corrente Current Probe.
Tra i principali vantaggi si possono identificare i seguenti:
- Si tratta di uno strumento integrato per l’analisi dei canali secondari e il testing tramite l’introduzione di guasti;
- Inspector soddisfa i requisiti per eseguire test sui canali secondari, certificati EMVco e CMVP secondo criteri generali;
- È un ambiente aperto che include il codice sorgente dei moduli, permettendo così di modificare i metodi esistenti e integrare nuovi metodi di test che possono essere sviluppati dagli utenti per Inspector;
- Software e hardware stabili e integrati comprendono la raccolta dati ad alta velocità su milioni di tracciamenti;
- Un ciclo di rilascio del software di sei mesi consente agli utenti di essere aggiornati sugli ultimi metodi di test per i canali secondari in condizioni di campo.
Inspector è disponibile in diverse versioni su un'unica piattaforma:
- Inspector SCA offre tutte le opzioni necessarie per condurre analisi sui canali secondari DPA e EMA.
- Inspector FI offre funzionalità complete per l'introduzione di guasti (attacchi di disturbo) e analisi differenziale dei guasti (DFA).
- Inspector Core e SP (elaborazione dei segnali) offre le funzionalità di base dell'SCA, implementate come singoli moduli, per garantire un pacchetto software accessibile per la raccolta di dati o trattamenti successivi.
Inspector SCA
Dopo che i risultati delle misurazioni sono stati ottenuti, sono disponibili vari metodi di elaborazione dei segnali per generare molteplici tracciati con un alto livello di segnali e un basso livello di rumore. Sono state sviluppate funzionalità di elaborazione dei segnali che considerano le sottili differenze tra l'elaborazione dei segnali di tracciamento elettromagnetico, tracciamento del consumo energetico e tracciamento RF. Potenti strumenti grafici per la rappresentazione dei tracciati in Inspector consentono agli utenti di effettuare analisi temporali o controlli sui tracciati, ad esempio per vulnerabilità SPA.
Esecuzione della DPA nell'implementazione dell'ECC.
Per molte implementazioni di sicurezza considerate resistenti agli attacchi SPA, l'attenzione principale durante i test è di solito rivolta ai metodi di testing differenziale (cioè DPA/CPA). A tale scopo, Inspector offre un'ampia gamma di metodi configurabili relativi a una vasta gamma di algoritmi crittografici, tra cui algoritmi ampiamente utilizzati come (3)DES, AES, RSA ed ECC.
Le emissioni elettromagnetiche del chip per determinare la migliore posizione durante l'implementazione del DEMA.
Caratteristiche principali
- Questa soluzione combina l'analisi del consumo energetico (SPA/DPA/CPA), metodi elettromagnetici (SEMA/DEMA/EMA-RF) e metodi di testing contactless (RFA).
- La velocità di raccolta dei dati è notevolmente aumentata dalla stretta integrazione dell'oscilloscopio con Inspector.
- Per prevenire il jitter degli impulsi di clock e la randomizzazione, vengono utilizzati metodi di allineamento avanzati.
- L'utente può configurare i moduli di crittoanalisi che supportano attacchi primari e attacchi di alto ordine su tutti gli algoritmi principali, come (3)DES, AES, RSA ed ECC.
- Viene utilizzato un supporto avanzato per algoritmi specifici per vari settori, tra cui SEED, MISTY1, DSA, incluso Camellia.
Hardware
Oltre alla workstation, PC Inspector utilizza hardware ottimizzato per la raccolta dati dai canali laterali e dai segnali:
- Traccer S.p.A. di potenza (Power Tracer) per SPA / DPA / CPA su smart card
- Stazione di sonda EM (EM Probe station) per SEMA / DEMA / EMA RF
- Sonda di corrente (Current Probe) per SPA / DPA / CPA su dispositivi embedded
- Filtro CleanWave con Micropross MP300 TCL1/2 per RFA e RF EMA
- Oscilloscopio compatibile IVI
Gli oggetti da valutare richiedono spesso misurazioni, commutazioni e controllo hardware necessari per eseguire SCA. Il manager hardware flessibile dello strumento Inspector, l'ambiente di sviluppo aperto e ampie opzioni di interfaccia forniscono una base solida per misurazioni di alta qualità utilizzando l'hardware dell'utente.
Inspector SCA
Il Chief Engineer della Sicurezza Interna Joh John Connor dice della piattaforma:
“Inspector ha radicalmente cambiato il modo in cui valutiamo la resilienza dei nostri prodotti alla differenziazione. DPA. La sua forza risiede nel fatto che integra processi di raccolta e analisi, consentendoci di valutare rapidamente l'efficacia dei nuovi progetti di hardware crittografico. Inoltre, la sua eccellente interfaccia grafica permette all'utente di visualizzare le firme di consumo energetico dai dati raccolti in modo discreto, sia singolarmente che simultaneamente, il che è inestimabile durante la preparazione dei dati per il DPA durante l'attacco, mentre le potenti librerie analitiche supportano gli algoritmi di crittografia commerciali più comunemente utilizzati. Aggiornamenti tempestivi del software e delle tecnologie, sostenuti da Riscure, ci aiutano a mantenere la sicurezza dei nostri prodotti.
Inspector FI
Inspector FI – Fault Injection – offre un ampio set di funzionalità per eseguire test di fault injection sulle tecnologie delle smart card e dei dispositivi embedded. I metodi di test supportati includono guasti ai clock, guasti di tensione e attacchi ottici utilizzando apparecchiature laser. Gli attacchi di fault injection – noti anche come attacchi di perturbazione – alterano il comportamento del chip, causando un guasto utilizzabile.
Con Inspector FI, gli utenti possono testare se è possibile estrarre una chiave provocando guasti nelle operazioni crittografiche del chip, eludere controlli come l'autenticazione o lo stato del ciclo di vita, oppure modificare il processo di esecuzione del programma sul chip.
Ampie opzioni configurabili
Inspector FI include un gran numero di opzioni personalizzabili per il controllo programmato di interruttori e perturbazioni, come impulsi di picco di diversa durata, ripetizioni di impulsi e variazioni di livello di tensione. Il software presenta i risultati mostrando il comportamento atteso, i reset della mappa e i comportamenti inaspettati, insieme a una registrazione dettagliata. I moduli di attacco DFA sono disponibili per i principali algoritmi di crittografia. Utilizzando il "master", gli utenti possono anche creare un programma personalizzato di perturbazione con API.
Caratteristiche principali
- Precisione e sincronizzazione non parallele e facilmente riproducibili per tutte le apparecchiature di inserimento guasti (glitching).
- Scenari di progettazione dell'attacco, utilizzando un potente sistema di comandi e IDE integrate di Inspector.
- Ampie opzioni di configurazione di Inspector per test automatizzati tramite inserimento di guasti.
- Apparecchiature laser per multiglitcing con retro e faccia della scheda, realizzate su ordinazione dell'utente per test tramite inserimento di guasti.
- Moduli DFA per implementazioni di algoritmi di crittografia popolari, inclusi RSA, AES e 3DES.
- L'upgrade a un laser multi-punto offre la possibilità di colpire il chip in diversi punti contemporaneamente.
- La sincronizzazione dipendente dalle operazioni, utilizzando il generatore di trigger icWaves, può prevenire l'applicazione di contromisure e impedire la perdita del campione.
Hardware
L'Inspector FI può essere utilizzato con i seguenti componenti hardware per effettuare attacchi:
- VC Glitcher con amplificatore di guasti aggiuntivo
- Stazione laser a diodi con aggiornamento multi-punto aggiuntivo
- PicoScope 5203 o oscilloscopio compatibile con IVI
Inspector FI con generatore di guasti VC Glitcher, generatore di trigger icWaves, amplificatore di guasti Glitch Amplifier e stazione laser Laser Station
Il generatore VC Glitcher costituisce il nucleo dell'architettura di iniezione dei guasti del sistema Inspector. Utilizzando una tecnologia FPGA super veloce, è possibile generare guasti della durata di sole due nanosecondi. L'hardware presenta un'interfaccia di programmazione user-friendly. Il programma di guasto creato dall'utente viene caricato nel FPGA prima della prova. VC Glitcher include un circuito integrato per l'introduzione di guasti elettrici e guasti di clock, nonché un'uscita per il controllo della stazione laser.
La stazione con laser a diodo è composta da un set speciale di potenti laser a diodo con ottiche personalizzate, che vengono gestite rapidamente e in modo flessibile dal VC Glitcher. L'attrezzatura porta il test ottico a un nuovo livello, fornendo numerosi guasti efficaci, un controllo preciso del consumo energetico e una risposta rapida e prevedibile per il cambio degli impulsi.
Grazie all'aggiornamento della stazione con il laser a diodi alla versione multipoint, è possibile testare diverse aree utilizzando parametri variabili di sincronizzazione e tensione di alimentazione.
Avvio basato su segnali utilizzando il generatore di impulsi trigger icWaves.
Il jitter degli impulsi di clock, le interruzioni casuali del processo e la durata del processo dipendente dai dati richiedono un commutazione flessibile dei guasti e una raccolta di dati di canale laterale. Il generatore icWaves del sistema Inspector crea un impulso di trigger in risposta al rilevamento in tempo reale di deviazioni dai modelli stabiliti riguardo alla fornitura di energia del chip o al segnale EM. Il dispositivo include un filtro a banda stretta per garantire il rilevamento della conformità al modello anche in presenza di segnali rumorosi.
La tracciatura di riferimento utilizzata per il confronto con il modello all'interno di un dispositivo basato su FPGA può essere modificata utilizzando le funzioni di elaborazione dei segnali di Inspector. La smart card che ha rilevato l'introduzione di un difetto può attivare un meccanismo di protezione per rimuovere i dati segreti o bloccare la scheda. Il componente icWaves può essere utilizzato anche per attivare lo spegnimento della scheda ogni volta che il consumo energetico o il profilo EM si discostano dal funzionamento standard.
Stazione laser Laser Station (LS) con opzione di accesso multipunto,
con microscopio e tavolo di coordinate
Ambiente di sviluppo integrato (IDE)
L'ambiente di sviluppo Inspector è progettato per fornire la massima flessibilità all'utente che utilizza SCA e FI per qualsiasi scopo.
- API aperta: semplifica l'implementazione di nuovi moduli
- Codice sorgente: ogni modulo è fornito con il proprio codice sorgente, consentendo così di adattare i moduli secondo le esigenze dell'utente o di utilizzarli come base per la creazione di nuovi moduli.
Inspector FI
Inspector combina il rilevamento delle vulnerabilità e le metodologie di analisi dei canali laterali in un'unica soluzione ad alte prestazioni.
Esempio di analisi del comportamento del guasto:
L'area degli attacchi tramite canali laterali si sta rapidamente sviluppando, e nuovi risultati di ricerca vengono pubblicati ogni anno, diventando di dominio pubblico o rendendo obbligatoria la certificazione di schemi e standard. Inspector consente agli utenti di rimanere aggiornati sulle nuove scoperte e sugli aggiornamenti software regolari che implementano nuove metodologie.
Fonte: habr.com
