Donanımın Rolü Encryption

Şifreleme algoritmaları, özellikle de büyük veri hacimlerini veya ikinci başına binlerce işlemi işlemekle ilgili olarak yoğun bir şekilde hesaplanır. Modern mikroişlemciler, Azure'dan gelen kriptografik işlemleri entegre eder ve geçncy ve enerji tüketimini azaltırken, bu donanım seviyesindeki destek, video konferansçılığı, güvenli web tarama (TLS), tam-disk şifreleme ve bulut ortamlardaki veritabanı şifreleme için kritik önem taşır.

AES-NI ve İlgili Öğretim Setleri

Intel'in Gelişmiş Şifreleme Standart Yeni Talimatlar (AES-NI), X86 işlemcilerinde en yaygın olarak kabul edilen donanım hızlandırma özelliklerinden biridir. 2010 yılında AES-NI, AES rounds şifreleme, decryption ve anahtar genişlemenin tek bir saat döngüsünde AES-NI'nın AES operasyonlarını, sadece yazılım-yalnızca uygulamaları ile karşılaştırdığı altı yeni talimat sağlar.

AES'nin ötesinde, Intel ayrıca AES, SHA-1, SHA-256 ve modüler arithmetic for public-key operations için de benzer donanım desteği sunar. RISC-V işlemciler, IoT ve kenar cihazlarında giderek daha fazla kullanılan kriptografik uzantılı uzantılı bir eklentiye sahiptir (Scalar Crypto) AES, SHA-1, SHA-256 ve diğer ilkeller için de aynı donanım desteği içerir.

Donanım Random Number Jeneratörleri (HRNGs)

Tüm kriptografik protokolleri anahtar nesil, nonces ve ilkizasyon vektörleri için öngörülemeyen rastgele sayılara bağlıdır. Yazılım tabanlı p-random numara jeneratörleri (PRNGs) düzgün bir şekilde tohumlamaması durumunda, bazen gerçek rastgele sayı jeneratörleri (TRNGs), ısıtılmış gürültü, saat jitter veya kuantum etkiler.[TFLD)[değiştir | kaynağı değiştirilebilen ve NIST 800-90A / B / C. Örneğin, Intel'in [DFLT:0) ile ilgili olarak, yüksek çözünürlükte bulunan bir veri kümesine doğrudan erişim sağlar.

Güvenilen Execution Citiess (TEEs)

Donanım tasarımında temel bir değişim, güvenlik hassas kod ve verilerin izole edilmiş yürütme ortamları haline getirilmesidir. Trusted Execution Environments (TEEs), uygulamaları uzlaşmalı işletim sistemleri veya hipervizörlerden koruyan donanıma sahip izolasyon sağlar. TEEs artık mobil cihazlara, bulut sunucularına ve otomotiv sistemlerine integraldir.

Intel Software Guard Dahilileri (SGX)

Intel SGX, dijital hakları yönetimi (DRM), şifreleme anahtarlarını ve gizli bulut iş yüklerini korumak için uygulamaları sağlar. ancak SGX tekrarlanan yan kanal saldırıları ile karşı karşıya kalır (örneğin, SGAxe) kısmen güvenlik garantilerini zayıflatır.

ARM TrustZone

ARM'nin TrustZone, 2004 yılından beri Cortex-A işlemcilerinde mevcut olan sistemi “normal bir dünya” ( zengin OS) ve “güvenli dünya” (TEE) ile Qualcomm'un Güvenli İşleme Birimi (SPU) ve Apple'ın Güvenli Enklavuzu (Shang) arasında kapsamlı bir şekilde genişletiyor. TrustZone, kriptografi ve DRM anahtarları ile kapsamlı olarak kullanılıyor.

AMD Secure Şifrelenmiş Sanallaştırma (SEV)

AMD SEV sanal makine (VM) hafıza şeffaf bir şekilde özel bir güvenlik işlemcisi (AMD Secure Processor) kullanarak şifrelenir, böylece hipervizör bile konuk hafızasını şifreleyemez. SEV-ES (cryptEned State) CPU kayıtlarını korur ve SEV-SNP ( Nested Paging) yeniden oynamayı önlemek için bütünleme kontrol eder. Bu teknoloji, Azure ve Google Cloud gibi bulut sağlayıcıları tarafından gizli hesaplama ortamları sunmak için yaygın olarak kabul edilir.

Güvenli Anahtar Depolama ve Geçici

Şifreleme yalnızca kriptografik anahtarların korunması kadar güçlüdür. Microprocessors şimdi anahtar filtrelemeyi önlemek için özel güvenli depolama ve düzenleme mekanizmaları içerir.

Trusted Platform Modül (TPM) 2.0

TPM, Güvenilen Hesaplama Grubu (TCG) tarafından standartlaştırılmış bir çip veya bellek tabanlı modül (fTPM) ve sistem bütünlüğüne güvenli bir şekilde sahip olan otomatik olarak, kriptografik anahtarlar yapar. TPM 2.0, SDG tarafından standartlaştırılmış olarak, çoklu kriptografik algoritmaları destekler (RSA, ECC, SHA-256) ve Intel'in Güven Teknolojisi (Intel PTT) TPM'leri doğrudan disk veya hıza entegre eder. Örneğin, AMD'nin Platform Güvenliği Süreci (PSP) ve Intel'in Güven Teknolojisi (Intel PTT) TPM'leri otomatik olarak şifreleme veya şifrelemeye ve hız sağlar.

Tüketici Cihazlarında Güvenli Enklavlar

Apple'ın Güvenli Enklave Processor (SEP) kendi güvenli çizme, ROM ve şifreli hafıza ile özel bir mikro kontrol cihazıdır. Aynı şekilde, Google'ın Android programlanabilir, kilit doğrulama için anahtar malzeme ve biyometrik verileri kullanarak, anahtar doğrulamayı ve enklavuzlarını kullanarak erişilebilir hale getirir.

Gelişen ve Tehditler

Mikroişlemciler daha güçlü hale gelirken, saldırganlar donanımdan sırları çıkarmak için yeni yöntemler geliştirir. Side kanal saldırıları, hata enjeksiyonu ve kuantum hesaplama tehditleri proaktif tasarım değişiklikleri gerektirir.

Side-Channel Saldırıları

Kriptografik işlemler zaman zamanlaması varyasyonları, güç tüketimi, elektromanyetik emisyonlar veya önbellek içerikleri aracılığıyla bilgi sızdırıyor.Speculative Store Bypass Disowable ve ARM’nin spekülasyonları, yazılım engelleri (LFENCE, spekülasyon kontrolü kaydı) ve Intel'in 03.000'in başarısız olduğu gibi donanım yeniden tasarlar[Dönemli)[Dönemli olmayanlar için hassas verilerle karşı karşıya kalabilirler[Dönemli) ve ARMON’un bazı hatalarına göre.

Post-Quantum Kriptografi (PQC)

Kuantum bilgisayarları, bir kez yeterince güçlü bir şekilde, RSA ve ECC'yi Shor'un algoritması kullanarak kıracaktır. Mikroişman satıcılar zaten NIST'in Post-Q Cryptography Standardization projesi ile gelecekteki Xeon işlemcileri için yerel desteği ekleme planlarını duyurdular.

Düzenleme ve Endüstri Standartları

Organize endüstrilerde kullanılan mikroişlemciler FIPS 140-3 (U.S.), Ortak Kriterleri (ISO/IEC 15408), ve GDPR veya CCPA gibi yerel veri koruma yasalarının standartlarını uygun şekilde yerine getirmeli ve yukarıdakiler kriptografik modüller için tamper-eviye kaplamalar ve güvenli anahtar sıfırlamalar gerekir; Apple A-IEC 15408 ve M serisi çipleri, Intel Xeon Scalable ve EPYC tüm FPS 140-2 veya 140-3 sertifikasyonları için geçerlidir.

Future Outlook

Mikroişlemci tasarımının yörüngesi, silikon seviyesindeki güvenlikle ilgili daha derin bir entegrasyona işaret ediyor. Homomorphic şifreleme, şifresiz veri için şifreli birimlere izin veriyor, ancak özel hızlandırıcı araştırmalardan fayda sağlıyor.Tam homomorphic şifreleme (FHE) tüm sistemin şifreli ve ASICs'te prototipleniyor ve gelecekte CPU'lar TDX'in güvenilir ve güvenli bir şekilde kullanımı için özel birimler içerebilir.

Sonuçta, mikroişlemci endüstrisi, şifreleme ve veri gizliliğinin isteğe bağlı olarak cıvatalı özellikler olmadığı bir “güvenlik” felsefeye doğru ilerliyor. siber tehditler daha sofistike hale gelir, mikroişlemcilerin gelişmiş şifreleme ve mahremiyet protokollerine destek verme yeteneği rekabetçi bir farklılaştırıcı ve her bağlantılı cihaz için teknik bir zorunluluk olarak kalacaktır.

[[Döneticileri hakkında daha fazla ayrıntı için, Intel'in [[Döneticileri Güvenlik Kılavuzu[Dönem:2) [Dönetici:2), ARM'nin [[Döneticileri[Döneticileri için) ve NIST'nin [[Döneticileri]][Döneticileri için) [FONT=QRAD][/FONT=3][/FONT][/FONT][/FONT=)