Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit

Aktuelle Entwicklungen der Hardwaresicherheit: Kernpunkte

Mit der Verbreitung von Cloud, KI und IoT-Geräten haben sich in der Hardwaresicherheit sowohl die Schutzobjekte als auch die Angriffsmethoden stark verändert. Confidential Computing, das Daten sogar vor den Administratoren des Cloud-Anbieters schützt, Mechanismen, die Zeigerfehler in Hardware stoppen, Kryptohardware für das Zeitalter der Quantencomputer und der Schutz einer Halbleiter-Lieferkette, an der viele Unternehmen beteiligt sind, gehören zu den großen Themen der Gegenwart. Aufbauend auf den Grundlagen aus „Hardwaresicherheit“ werden hier neuere und tiefergehende Inhalte behandelt.

Zuerst geht es um Confidential Computing: den Unterschied zwischen VM-basierten TEEs und Enklaven samt dem Umfang dessen, dem vertraut werden muss (TCB), warum neben der Verschlüsselung ein Integritätsschutz nötig ist und wie viel Speicher er kostet, was ein Prüfer in einem Attestation-Bericht kontrolliert, Realms in Arm CCA und Confidential Computing unter Einbeziehung von GPUs. Danach folgen CHERI-Capabilities, die Berechnung der Wahrscheinlichkeit, dass MTE-Tags zufällig übereinstimmen, Pointer Authentication sowie Kontrollflussintegrität durch Shadow Stacks und den Schutz indirekter Sprünge. Bei Angriffen auf DRAM werden behandelt, warum Rowhammer mit der Miniaturisierung wahrscheinlicher wird, Forschung, die TRR umging, die Grenzen von ECC, PRAC in DDR5 und eine Berechnung zu Refresh-Rate und Aktivierungszahl; bei Transient-Execution-Angriffen MDS, retpoline und IBRS sowie die Berechnung der Leistungseinbußen durch Gegenmaßnahmen. Die zweite Hälfte behandelt die Beschleunigung der Polynommultiplikation mit der zahlentheoretischen Transformation, die Schlüsselgrößen von ML-KEM, Implementierungshinweise zur Entkapselung, Hardware, in der sich Kryptografie austauschen lässt, OpenTitan und Caliptra, DICE, A/B-Updates mit Rollback-Schutz, HBOMs, Vertrauen zwischen Chiplets, Split Manufacturing, IC-Camouflaging und Logic Locking sowie den Schutz von Schlüsseln, wenn mit Reverse Engineering zu rechnen ist. Zum Schluss geht es um die Stufen von FIPS 140-3, die EAL der Common Criteria, den Kompositionsansatz von PSA Certified und SESIP, authentifiziertes Debugging, Lebenszyklus und RMA, den Schutz von Scan-Ketten und Fault Injection per Spannungs-Glitch, Laser und elektromagnetischen Pulsen, einschließlich der Berechnung von Erfolgswahrscheinlichkeiten und der Wirkung von Gegenmaßnahmen. Ziel ist es, Prinzipien und Gegenmaßnahmen aus der Sicht von Entwicklern und Verteidigern zu verstehen, nicht Angriffsabläufe. Die Werte der Rechenaufgaben, auch die der falschen Antwortmöglichkeiten, wurden mit Python nachgerechnet. Produktnamen, Versionen von Standards und Jahreszahlen entsprechen dem in der jeweiligen Frage genannten Stand. Seitenkanalangriffe, Spectre, Meltdown und KPTI, Leistungsanalyse, die Grundlagen von Fault Injection und Rowhammer, Secure Boot, TPMs, TEEs, TrustZone und Enklaven, PUFs, echte Zufallszahlengeneratoren, Hardware-Trojaner und das Deaktivieren von JTAG werden in „Hardwaresicherheit“ behandelt, die Standards ML-KEM und ML-DSA sowie HSMs in „Grundlagen und Anwendungen der Kryptografie“, der DRAM-Refresh und der Name des Phänomens Rowhammer in „DRAM“, Chiplets und UCIe in „Fortgeschrittene Technologien (3D-Integration, Chiplets)“, das Scan-Design in „Test und Prüfung“, A/B-Firmware-Updates in „Embedded Systems und Firmware“ und ISO/SAE 21434 in „Automobilhalbleiter und Funktionale Sicherheit“.