SoC硬漏洞

来源：EETOP编译整理自semiwiki

我经常看到有关计算机系统被黑客入侵、某某CPU被爆出漏洞等的文章。那么有哪些最佳实践可以让您的新的或现有的电子系统更能抵御攻击，并且不易受到攻击？

Gajinder Panesar 和 Tim Ramsdale 分别是来自 Siemens EDA 和 Agile Analog 的两位专家，他们联手撰写了一份 15 页的白皮书，“ SoC 漏洞和模拟威胁的演进格局” 。接下来我们分享一些从阅读本文中学到的要点。(关注EETOP公众号，后台输入关键词：漏洞 ，获取白皮书）

漏洞

一个安全前提是仅依靠软件更新来修补漏洞是不够的，因此应考虑将安全性作为硬件设计的一部分。甚至还有一个名为OpenTitan的开源项目，可帮助您为硅信任根(RoT) 芯片构建透明、高质量的参考设计和集成指南。使用基于硬件的 RoT，只能运行与已知签名进行比较的固件，从而阻止加载任何被黑固件的尝试。

黑客们变得越来越有创造力和足智多能，通过硬件测量来检查RSA算法中的密钥，，并注意到操作执行方式的微小变化，也就是侧通道攻击。下面显示的是紫色箭头的四个乘法部分，那么负尖峰是算法中的平方和模块化还原的一部分。

侧道攻击

可以通过检查以下几件事来揭示安全线索：

• 缓存活动

• 执行管道

• 电磁 (EM)值

• 电压变化

• 电流变化

侧道攻击的另一个例子是黑客试图猜测其中一个关键字节，并且在下图的350 附近他们找到了一个正确的关键字节。

 攻击输出与子密钥猜测的样本数

黑客攻击的目标包括 5G 基础设施、边缘服务器、物联网设备、云计算、自动驾驶汽车、工业机器人。黑客正在使用统计方法来衡量电子设备，为安全漏洞提供线索。一种对策是让硬件设计团队添加随机电噪声。

正如德国安全公司LevelDown所记录的那样，黑客使用的另一种技术是在特定时间点故意干扰电源，然后将存储的位翻转到不安全状态。甚至一些较旧的处理器也存在黑客使用非法操作码的漏洞，从而使处理器处于易受攻击的状态。

温度是另一种技术，攻击者可以在高于或低于指定温度的温度下运行 SoC，以改变内部状态，甚至从物理不可克隆功能 (PUF) 中提取私钥。

攻击者可能利用电源轨的电压变化，以减慢或加快逻辑，导致内部比特翻转，并达到非法状态。

如果黑客可以物理访问您的电子系统，他们通过改变占空比或引入毛刺直接控制时钟输入将改变内部逻辑。ChipWhisperer是一家拥有开源系统的公司，使用侧信道功率分析和故障注入来暴露嵌入式系统的弱点。

使用电磁（EM）辐射进行故障注入是ChipShouter公司使用的一种技术，但它们必须与内部时钟边缘精确定时，以创造一个可重复的故障。即使是在去掉盖子的IC封装上使用激光，也能迫使一个SoC出现内部错误。

漏洞对策

• 时钟毛刺：内部生成的比较源。

• 电源毛刺：断电检测器

• 温度攻击：温度传感器

在白皮书中，他们提供了一种名为Tessent Embedded Analytics的产品，它将硬件监视器嵌入到您的 SoC 中，然后与基于消息的架构进行通信。添加来自Agile Analog 的硬件安全 IP 可以检查时钟、电压和温度：

来自 Agile Analog 的监视器

这些监视器可以感知漏洞利用，然后嵌入式分析可以报告并决定适当的安全响应。嵌入式分析和安全 IP 的组合如图所示：

嵌入式分析和安全 IP

总结

SoC 设计的强大功能和优势正受到黑客的攻击，因此设计社区有责任采取主动措施来加强其新产品的安全级别。西门子 EDA 和 Agile Analog 创建了一个嵌入式数字和模拟硬件框架，用于检测网络威胁，并实时采取适当行动。

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