Откривање рањивости и процена отпорности на хакерске нападе паметних картица и крипто процесора са уграђеном заштитом

Током протекле деценије, поред метода за извлачење тајни или извођење других неовлашћених радњи, нападачи су почели да користе ненамерно цурење података и манипулацију извршавањем програма преко споредних канала.

Традиционалне методе напада могу бити скупе у смислу знања, времена и снаге обраде. С друге стране, напади са стране канала могу се лакше имплементирати и недеструктивни јер излажу или манипулишу физичким својствима која су доступна током нормалног рада.

Коришћењем статистичких метода за обраду мерења бочних канала или уношењем грешака у приватне канале чипа, нападач може да добије приступ његовим тајнама у року од неколико сати.

Са више од 5,000 милиона паметних картица које се издају сваке године и новим уграђеним криптографским технологијама које улазе на тржишта, постоји све већа потреба да се осигура сигурност пословања и приватности.

У Холандији, Рисцуре је створио Инспецтор, који лабораторијама за истраживање и развој, као и произвођачима, обезбеђује нове, веома ефикасне могућности откривања безбедносних претњи.

Инспецтор Риск систем подржава различите технике анализе бочних канала (СЦА), као што су анализа потрошње енергије (СПА/ДПА), мерење времена, РФ, као и напади електромагнетне анализе (ЕМА) и поремећаја (ФИ), као што су кварови напона, кварови сата и ласерска манипулација. Уграђена функционалност система подржава бројне криптографске алгоритме, апликативне протоколе, интерфејсе и инструментацију.

Систем вам омогућава да проширите и имплементирате нове методе и прилагођене апликације за откривање рањивости.

Систем анализе бочних канала Инспецтор СЦА укључује:

• Повер Трацер;
• уградња електромагнетне сонде ЕМ сонде;
• ицВавес триггер генератор;
• ЦлеанВаве филтер;
• струјна сонда Цуррент Пробе.

Међу главним "добротима" можемо издвојити главне:

• То је јединствени, интегрисани алат за анализу бочних канала и тестирање убризгавања грешке;
• Инспектор испуњава ЕМВцо и ЦМВП Цоммон Цритериа сертификоване захтеве за тестирање бочних канала;
• То је отворено окружење које укључује изворни код за модуле, чиме се омогућава модификација постојећих метода и укључивање нових метода тестирања које може развити корисник за Инспецтор;
• Стабилан и интегрисан софтвер и хардвер обухватају брзу аквизицију података преко милиона трагова;
• Шестомесечни циклус издавања софтвера одржава кориснике у току са најновијим техникама за тестирање бочних канала на терену.

Инспецтор је доступан у различитим верзијама на једној платформи:

• инспектор СЦА нуди све потребне опције за обављање ДПА и ЕМА анализе бочних канала.
• Инспектор ФИ нуди пуну функционалност убризгавања грешака (напади пертурбације) као и диференцијалну анализу грешака (ДФА).
• Инспектор Цоре и СП (Обрада сигнала) нуди основну СЦА функционалност имплементирану у одвојеним модулима како би се обезбедио приступачан софтверски пакет за прикупљање података или накнадну обраду.

инспектор СЦА

Када се добију резултати мерења, доступне су различите технике обраде сигнала за генерисање вишеструких трагова високог сигнала и ниске буке. Развијене су функције обраде сигнала које узимају у обзир суптилне разлике између обраде ЕМ трага, трага снаге и обраде сигнала РФ трага. Инспецтор-ова моћна графичка презентација трагова омогућава корисницима да изврше анализу времена или испитају трагове, на пример, за СПА рањивости.

Извођење ДПА приликом имплементације ЕЦЦ

За многе безбедносне имплементације које се данас сматрају отпорним на СПА, фокус тестирања је обично на диференцијалним методама тестирања (тј. ДПА/ЦПА). У том циљу, Инспецтор нуди широк спектар конфигурабилних метода које покривају широк спектар криптографских алгоритама и широко коришћених алгоритама као што су (3)ДЕС, АЕС, РСА и ЕЦЦ.

ЕМ зрачење чипа за проналажење најбоље локације приликом имплементације ДЕМА

Главне карактеристике

• Ово решење комбинује анализу снаге (СПА/ДПА/ЦПА), електромагнетне (СЕМА/ДЕМА/ЕМА-РФ) и методе безконтактног тестирања (РФА).
• Брзина аквизиције података је знатно побољшана чврстом интеграцијом осцилоскопа са Инспецтор-ом.
• Користе се напредне технике еквилизације да би се спречило подрхтавање такта и насумично подешавање
• Корисник може да конфигурише модуле криптоанализе који подржавају примарне и нападе високог реда на све главне алгоритме као што су (3)ДЕС, АЕС, РСА и ЕЦЦ.
• Користи се проширена подршка за алгоритме специфичне за домен, укључујући СЕЕД, МИСТИ1, ДСА, укључујући Цамеллиа.

Хардвер

Поред радне станице ПЦ Инспецтор, СЦА користи хардвер оптимизован за аквизицију података и сигнала са стране канала:

• Повер Трацер за СПА/ДПА/ЦПА на паметним картицама
• ЕМ сонда за СЕМА / ДЕМА / ЕМА РФ
• Цуррент Пробе за СПА/ДПА/ЦПА на уграђеним уређајима
• ЦлеанВаве филтер са Мицропросс МП300 ТЦЛ1/2 за РФА и РФ ЕМА
• Осцилоскоп компатибилан са ИВИ

Објекти који се процењују често захтевају мерења, пребацивање и контролу хардвера који су неопходни за обављање СЦА. Инспецторов флексибилни менаџер хардвера, отворено развојно окружење и опсежне опције интерфејса пружају чврсту основу за висококвалитетна мерења користећи прилагођени хардвер.

инспектор СЦА

Водећи инжењер унутрашње безбедности Јох Јохн Цоннор каже о систему:
„Инспектор је револуционирао начин на који процењујемо диференцијалну отпорност наших производа. напад потрошње енергије ДПА. Његова снага лежи у чињеници да интегрише процесе прикупљања и анализе који нам омогућавају да брзо проценимо ефикасност нових дизајна криптографског хардвера. Штавише, његов супериорни графички интерфејс омогућава кориснику да визуелизује енергетске потписе из прикупљених дискретних података појединачно или истовремено – што је непроцењиво када припрема податке за ДПА током напада – док његове моћне аналитичке библиотеке подржавају најчешће коришћене комерцијалне алгоритме за шифровање. Правовремена ажурирања софтвера и технологије које подржава Рисцуре помажу нам да очувамо безбедност наших производа.”

Инспектор ФИ

Инспецтор ФИ - Фаулт Ињецтион - нуди широк спектар функција за обављање тестирања убризгавања грешака на паметној картици и технологијама уграђених уређаја. Подржане методе тестирања укључују грешке у такту, напоне и нападе оптичким ласером. Напади убризгавања грешке — такође познати као напади пертурбације — мењају понашање чипа, узрокујући употребљив квар.

Са Инспецтор ФИ, корисници могу да тестирају да ли се кључ може издвојити изазивањем грешака у криптографским операцијама чипа, заобилазећи проверу као што је провера аутентичности или статус животног циклуса, или мењањем начина на који програм ради на чипу.

Опсежне опције које се могу конфигурисати

Инспецтор ФИ укључује велики број параметара које може да конфигурише корисник за програмску контролу пребацивања и сметњи као што су импулси различитог трајања, понављање импулса и промене нивоа напона. Софтвер представља резултате, приказујући очекивано понашање, ресетовање картице и неочекивано понашање, заједно са детаљним евидентирањем. ДФА модули за напад су доступни за главне алгоритме шифровања. Користећи "чаробњак", корисници такође могу креирати прилагођени програм за поремећаје са АПИ-јем.

Главне карактеристике

• Непаралелна и лако поновљива прецизност и тајминг за сав хардвер који квари.
• Сценарији дизајна напада помоћу моћног командног система и интегрисаног ИДЕ инспектора.
• Опсежне опције конфигурације Инспецтор-а за аутоматско тестирање убризгавања грешке.
• Ласерска опрема за мулти-глитцхинг на задњој и предњој страни картице, направљена по мери за тестирање методом глитцх ињецтион.
• ДФА модули за имплементацију популарних алгоритама за шифровање, укључујући РСА, АЕС и 3ДЕС
• Надоградња на ласер са више тачака пружа могућност утицаја на микроколо на неколико места одједном.
• Синхронизација зависна од операције помоћу генератора окидача ицВавес може спречити контрамере и спречити губитак узорка.

Хардвер

Инспецтор ФИ се може користити са следећим хардверским компонентама за извођење напада:

• ВЦ Глитцхер са додатним глитцх појачалом
• Диодна ласерска станица са опционом надоградњом на више тачака
• Осцилоскоп компатибилан са ПицоСцопе 5203 или ИВИ

Инспецтор ФИ са ВЦ Глитцхер, ицВавес Триггер Генератор, Глитцх појачало и ласерска станица

ВЦ Глитцхер генератор чини језгро Инспецтор системске архитектуре убризгавања грешака. Користећи ултра-брзу ФПГА технологију, могу се генерисати грешке од само две наносекунде. Хардвер има интерфејс за програмирање прилагођен кориснику. Неисправан програм креиран од стране корисника се учитава у ФПГА пре пробног покретања. ВЦ Глитцхер укључује интегрисано коло за увођење кварова напона и такта, као и излаз канала за контролу ласерске станице.

Диодна ласерска станица се састоји од прилагођеног низа диодних ласера ​​велике снаге са прилагођеном оптиком коју ВЦ Глитцхер контролише брзо и флексибилно. Опрема подиже оптичко тестирање на следећи ниво обезбеђујући ефикасне вишеструке грешке, прецизну контролу снаге и брз и предвидљив одговор за пребацивање импулса.

Надоградњом диодне ласерске станице на верзију са више тачака, вишеструке области се могу тестирати на чипу коришћењем различитих параметара времена и напона напајања.

Окидање на основу сигнала помоћу ицВавес генератора окидача

Треперење такта, насумични прекиди процеса и трајање процеса зависно од података захтевају флексибилно пребацивање грешака и прикупљање података бочног канала. Генератор ицВавес система Инспецтор ствара импулс за окидање као одговор на детекцију разлика у реалном времену од датог модела у напајању чипа или ЕМ сигналу. Уређај укључује посебан филтер за урезивање који осигурава да се подударање модела детектује чак и код бучних сигнала.

Референтни траг који се користи за подударање са моделом унутар ФПГА уређаја може се модификовати коришћењем функција обраде сигнала Инспектора. Паметна картица која је открила убризгавање грешке може покренути заштитни механизам за уклањање осетљивих података или блокирање картице. ицВавес компонента се такође може користити да покрене искључивање картице кад год потрошња енергије или ЕМ профил одступа од стандардног рада.

Ласерска станица (ЛС) са опцијом приступа са више тачака,
са микроскопом и координатним столом

Интегрисано развојно окружење (ИДЕ)

Инспецтор развојно окружење је дизајнирано да обезбеди максималну флексибилност за корисника да користи СЦА и ФИ у било коју сврху.

• Отворени АПИ: олакшава имплементацију нових модула
• Изворни код: Сваки модул долази са сопственим изворним кодом, тако да се модули могу прилагодити жељама корисника или користити као основа за креирање нових модула

Инспектор ФИ

Инспецтор комбинује технике убризгавања грешке и анализе бочних канала у једном пакету високих перформанси.

Пример анализе понашања квара:

Област напада на бочне канале се брзо развија, са новим налазима истраживања који се објављују сваке године, постајући јавно познати или обавезна сертификација шема и стандарда. Инспецтор омогућава корисницима да буду у току са новим развојем и редовним ажурирањима софтвера који имплементирају нове технике.

Извор: ввв.хабр.цом