יישום Secure Chip Elements שיפור אבטחת המכשיר

הדחף הגדל של אבטחה מוקפת ב Embedded Systems

כמו מכשירים משובצים מתרבים בתעשיות - מחיישנים ביתיים חכמים ובקרים תעשייתיים ועד שתלים רפואיים מחוברים וכלי רכב אוטונומיים - פני השטח של ההתקפה הזמינים ליריבים מתרחבים עם כל אמצעי אבטחה חדשים פרוסים. Software-רק, תוך צורך, הוכיחו ללא די נגד התקפות פיזיות מתוחכמות, ניסיונות החילוץ המרכזיים וניצול קושחיקה. בתגובה, מעצבים פונים יותר ויותר למרכיב אבטחה בסיסי: Secure Element (SE) ייעודי, שבב מארגן יעיל של בקרה מיקרוגרפית, לאחסון סודות פונקציונליים ופעולות מיקרוגרפיים.

הבנת שבבים מאובטחים

(A Secure Element) הוא מודול חומרה בנוי מטרה המשלב CPU, זיכרון (RAM, ROM, EEPROM/פלאש), ו מאיץ קריפטוגרפיים בחבילה אחת שנועדה לעמוד בפני התקפות פיזיות ולוגיות כאחד, בניגוד ל- MCU, שבב הסיליקון SE מונדס עם שכבות של הגנה חומרה - מגן, מתח, גלאיות, וציפוי מוות פעיל - כך שכל ניסיון חיוני ל-F מאובטח: לעולם לא מתרחש עיבוד קריטי של נתונים של חומרת: 1.

המונחים: Common Form Factors

• (FLT:0) Embedd SEFLT:1: נמכר ישירות על המכשיר PCB (למשל, NXP SE050, Infineon SLx 9670).
• (FLT:0) משולב SEIRLT:1; שקוע בתוך מערכת על שבב (SoC) או מעבד יישומים (למשל, Apple Secure Enclave, Qualcomm Trusted Execution Environment with משולב SE) לעתים קרובות בשימוש בסמארטפונים.
• (ב) ,0) הסרת SEFLT:1: כרטיסי SIM וכרטיסי מיקרו-SD הכוללים מרכיב מאובטח. Common בטלפונים ניידים ומסופי תשלום.

היתרונות העיקריים של Secure Chip Elements

הגדלת שבב SE למכשיר מוטבע מספק יתרונות אבטחה מרובים כי תוכנה או אפילו מודולים אבטחה מבוסס חומרה (כמו TPMs) לא יכול להיות כתובת מלאה.

• (FLT:0)FLT: חומר נגד חומרה מגן מפני התקפות של ערוצים צדדיים (ניתוח כוח, ניתוח אלקטרומגנטי), זריקת תקלות ומיקרו-פרובינג.
• (FLT:0) סודיות אחסון קימור 1:1: מפתחות פרטיים, תעודות וסיסמאות נשמרים בזיכרון ייעודי שאינו נגיש למעבד המארח.
• (FLT:0)Cryptographic Offloading: Built-in accelerators for RSA, ECC, AES, SHA, ולעתים אלגוריתמים לאחר-quantum להפחית את הנטל על המעבד הראשי במהירות של פעולות מאובטחות.
• (FLT:0) סטנדרטים מוסמכים ComplianceFIRLT:1: צ'יפס מוביל SE מוסמך תחת Common Criteria (עד EAL6+), FIPS 140-3, ו- GlobalPlatform. הסמכה זו מספקת בסיס חזק לעמוד בדרישות רגולטוריות בתעשיות כמו מימון, רכב ובריאות.
• (FLT:0) סודיות Boot & נספח מרחוק (AtestmentFLT) 1: The SE יכול לאמת את השלמות של קושחה לפני המגפיים המכשיר, להבטיח רק קוד אותנטי פועל.זה יכול גם ליצור אותות דו"ח עדות כדי להוכיח את זהות המכשיר לשירותי ענן.

דרישות למהנדסים Embedded

בעוד היתרונות ברורים, פריסת שבב SE דורשת תכנון אדריכלי זהיר.ההחלטה להשתמש ב- SE דיסקרטי לעומת פתרון משולב תלויה בעלות, ביצועים, גורם צורה, וצרכים הסמכה.

בחירת קריטריה

• (FLT:0) דרישות רפורמות FLT:1: הערכת הפעולות ההצפנה לשנייה הנדרשת.עבור נקודות קצה של IoT גבוה, SE ייעודי עם האצה יעילה הוא חיוני.
• (FLT:0 Interface CompatibilityFLT:1: ממשקים משותפים כוללים I2C, SPI, ISO 7816, SWP (Single Wire Protocol) להבטיח את MCU המארח תומך בממשק הנבחר ללא תוספת של שקיפות.
• (FLT:0Key Lifecycle ManagementFLT:1): תוכנית כיצד המפתחות יונחו - ייצור (בהתאמה אישית) או לאחר-דהוימנט (עדכון אווירי עם ערוץ מאובטח מבוסס SE).
• (FLT:0) אישור רמהFLT:1: עבור יישומי תשלום (למשל, EMVCo), EAL5+ או EAL6+ מוסמך SE הוא חובה. עבור פחות רגיש IoT, הסמכה נמוכה יותר עשויה להספיק.

אינטגרציה קשה

מיקום פיזי של השבבים SE.It צריך להיות הרחק מן עקבות חשופים, עם VCC decoupling מכסה קרוב ל pins. להימנע ניתוק אותות קריטיים ליד קווים דיגיטליים מהירים במהירות גבוהה שיכולים זוג רעש. אלמנט מאובטח שבבים לעתים קרובות דורשים אספקה נקייה ויציבה כוח; LDO נפרד מומלץ. קווי התקשורת (I2C או SPI) יש לשמור על קצר ובאופן אידיאלי להיות פרוטוקול מוצפן ברמה 50 תומך (A).

פרוטוקולי אבטחה המרכיבים את יסודות הביטחון

SE לבד אינו פתרון אבטחה מלא; הוא חייב להיות חלק מאדריכלות אבטחה שכבתית.

• (FLT:0) סודיות Bootir chainFLT:1: The SE מחזיק שורש של אמון (ROT) תעודה במהלך האתחול, המטען הראשוני של המעבד המארח מאומת על ידי SE. רק לאחר בדיקת חתימה מוצלחת עושה את השלב הבא לבצע.
• (FLT:0) ,Encrypted Communications ChannelsFLT:1: כל הנתונים החלולים בין המארח ו- SE צריכים להיות מוצפנים באמצעות מפתח הפעלה שהוקם באמצעות אימות הדדי.זה מונע יירוט של אדם-בתוך-המיד על עקבות ה- PCB.
• (FLT:0)Firmware Update IntegrityFIRLT:1; השתמש ב- SE כדי לפענח קידוד ולוודא עדכוני אנט.מנגנון ה- SE מאובטח מבטיח כי קושחה חדשה היא אותנטית לפני ההתקנה.
• (ב) ,0)Zero Trust ב- EdgeFLT:1: עם הסימון SE, החזרת ענן יכול לאמת כל מכשיר ייחודי, המאפשר מודל אפס אמון שבו אין מכשיר מהימן באופן בלתי נמנע.

שימוש במקרים בתעשיות

אינטרנט תעשייתי ואמפ; תשתיות חכמות

במילימטר חכם ובבניית אוטומציה, SE השבבים מונעים גניבת אנרגיה והגדרה לא מורשית.הם מאחסנים זהות של המכשיר וציפפים נתוני חיישן לפני שידור לענן.

רכב (V2X וטלמטיות)

כלי רכב מודרניים דורשים תקשורת בטוחה בין ECUs לבין תשתיות חיצוניות. SE צ'יפס הודעות אותנטיות במערכות רכב-ל-הכלה (V2X) ומבטיחות כי רק פקודות אמינות פועלות.

בריאות לובשת

מכשירים רפואיים מותאמים לשומן וניתן ללבוש חייבים להגן על נתוני מטופלים. SE שבבים שומרים על מקשי הצפנה ואכיפת עדכוני קושחה מאובטחים, הפחתת הסיכון להתקפות סייבר קטלניות.

תשלום & Access control

כרטיסי תשלום ללא מגע, טרמינלים NFC, ומנעולים חכמים מסתמכים על SE צ'יפס כדי להחזיק אישורי תשלום ולבצע לחיצות יד קריפטוגרפיים עם הקוראים.

מגמות עתידיות בטכנולוגיית Secure Element

הנוף SE מתפתח במהירות כדי להתמודד עם איומים מתעוררים דרישות ביצועים.

• (FLT:0)Post-Quantum Cryptography (PQCirve)FLT:1: כגישה למחשבים קוונטיים, SE ספקים מתחילים לשלב אלגוריתמי PQC (למשל, CRYSTALS-Kyber, Dilithium) לתוך סיליקון שלהם.
• (FLT:0)BiometricאינטגרציהFLT:1: צ'יפס הדור הבא SE משלבים תמיכה בחיישנים ביומטריים, המאפשר טביעת אצבע או Iris להתאים תוך שמירה על תבניות מאוחסנים באופן מאובטח.
• (FLT:0)Edge AIIRFLT:1: עם מודלים של AI פועל על מכשירים קצה, SEs ישמש כדי להנחות באופן מאובטח לעדכן מודלים של ML, למנוע גניבה מודל או מניפולציה יריבים.
• (ב) ,0) ,Platform Standardization: GlobalPlatform ממשיכה להגדיר מפרט SE עבור IoT ומפתח דיגיטלי.להישאר תואמים עם FLT:2GlobalPlatformFLT 3.
• (FLT:0) ניהול מוטיבציה עם SCP03FIRLT:1: פרוטוקול ערוץ מאובטח 03 (SCP03) מאפשר ניהול מפתח מבוסס ענן ועדכוני Applet על SE ללא גישה פיזית.זה קריטי עבור פריסות בקנה מידה גדול.

מסקנה: אלביס את הביטחון המודאג עם Proman Hardware

בניית מכשירים מאובטחים אינה אופציונלית יותר - רגולטורים וצרכנים דורשים הגנה חזקה מפני מערך גדל והולך של איומים פיזיים ומרוחקים. Secure Element השבבים מספקים בסיס מוכח, מוסמך ומדורג לאחסון סודות, ביצוע קריפטוגרפיה והקמת זהות המכשיר.על ידי בחירה קפדנית של ה- SE, שילובו עם נהלי עיצוב חזקים, וניתוק אותו עם פרוטוקולים מאובטחים לאורך כל מחזור החיים, מהנדסים יכולים להפחית באופן דרמטי את הסיכון של פשרה כגון: +SiObsp.