Nederlands
Menu

Hardwarebeveiliging: nieuwste ontwikkelingen

Leer met meerkeuzevragen, waaronder rekenvragen, over TEE's van het VM-type (AMD SEV-SNP, Intel TDX en Arm CCA) en confidential computing, de bescherming van de integriteit van het geheugen en wat die kost, het controleren van attestatierapporten, confidential computing met GPU's, bescherming van geheugen en control flow met CHERI, MTE, pointerauthenticatie en shadow stacks, Rowhammer met TRR, PRAC en de grenzen van ECC, MDS met retpoline en IBRS, het prestatieverlies door tegenmaatregelen, post-kwantumcryptografie in hardware (de getaltheoretische transformatie, sleutelgroottes en valkuilen bij de implementatie), open roots of trust en DICE, veilige firmware-updates, HBOM's, de beveiliging van chiplets, split manufacturing, IC-camouflage en logic locking, reverse engineering, FIPS 140-3, Common Criteria, PSA Certified en SESIP, geauthenticeerd debuggen en levenscyclustoestanden, scanketens, en foutinjectie met spanningsglitches, lasers en elektromagnetische pulsen.

Oefen 10 vragenWillekeurige vragen uit dit onderwerp · ongeveer 5 minuten Dit onderwerp oefenenAlle vragen over dit onderwerp in willekeurige volgorde Zwakke vragenAlleen de laatst fout beantwoorde vragen opnieuw oefenen

Hardwarebeveiliging: nieuwste ontwikkelingen: kernpunten

Met de opmars van cloud, AI en IoT-apparaten zijn zowel wat hardwarebeveiliging moet beschermen als de manieren waarop wordt aangevallen sterk veranderd. Confidential computing, dat gegevens zelfs tegen de beheerders van een cloudaanbieder beschermt, mechanismen die fouten met pointers in hardware tegenhouden, cryptografische hardware voor het tijdperk van kwantumcomputers en de bescherming van een halfgeleidertoeleveringsketen waarbij veel bedrijven betrokken zijn, zijn de grote thema's van nu. Dit onderwerp bouwt voort op de basis uit „Hardwarebeveiliging” en behandelt nieuwere en diepere stof.

U begint met confidential computing: het verschil tussen TEE's van het VM-type en van het enclave-type en de trusted computing base (TCB), waarom naast versleuteling ook bescherming van de integriteit nodig is en een berekening van wat dat aan opslag kost, wat een verifier in een attestatierapport controleert, realms in Arm CCA en confidential computing met GPU's. Daarna volgen de capabilities van CHERI, een berekening van de kans dat tags van MTE toevallig overeenkomen, pointerauthenticatie, en control-flow-integriteit met shadow stacks en bescherming van indirecte sprongen. Bij aanvallen op DRAM komen aan bod waarom Rowhammer door verkleining waarschijnlijker wordt, onderzoek dat TRR omzeilde, de grenzen van ECC, PRAC in DDR5 en een berekening van het verband tussen refreshfrequentie en het aantal activeringen; bij transiënte-uitvoeringsaanvallen MDS, retpoline en IBRS en een berekening van de vertraging door tegenmaatregelen. De tweede helft behandelt het versnellen van de vermenigvuldiging van polynomen met de getaltheoretische transformatie, de sleutelgroottes van ML-KEM, voorzorgen bij de implementatie van decapsulatie, hardware die zo is ontworpen dat cryptografie kan worden vervangen, OpenTitan en Caliptra, DICE, A/B-updates met rollbackbeveiliging, HBOM's, vertrouwen tussen chiplets, split manufacturing, IC-camouflage en logic locking, en het beschermen van sleutels tegen reverse engineering. Tot slot komen aan bod: de niveaus van FIPS 140-3, de EAL's van Common Criteria, compositie in PSA Certified en SESIP, geauthenticeerd debuggen, levenscyclustoestanden en RMA, het beschermen van scanketens, en foutinjectie met spanningsglitches, lasers en elektromagnetische pulsen, met berekeningen van de kans op succes en van het effect van tegenmaatregelen. Het doel is principes en tegenmaatregelen te begrijpen vanuit het standpunt van ontwerpers en verdedigers, niet aanvalsprocedures. De waarden in de rekenvragen, ook die van de foute keuzemogelijkheden, zijn gecontroleerd door ze in Python te berekenen. Productnamen, versies van standaarden en jaartallen gelden voor het tijdstip dat in elke vraag wordt genoemd. Zijkanaalaanvallen, Spectre, Meltdown en KPTI, vermogensanalyse, de basis van foutinjectie en Rowhammer, secure boot, TPM's, TEE's, TrustZone en enclaves, PUF's, echte-toevalsgetalgeneratoren, hardwaretrojans en het uitschakelen van JTAG worden behandeld in „Hardwarebeveiliging”; de standaarden ML-KEM en ML-DSA en HSM's in „Basis en toepassingen van cryptografie”; de refresh van DRAM en de naam van het verschijnsel Rowhammer in „DRAM”; chiplets en UCIe in „Geavanceerde technologieën (3D-integratie, chiplets)”; scanontwerp in „Testen en inspectie”; A/B-updates van firmware in „Embedded systemen en firmware”; en ISO/SAE 21434 in „Halfgeleiders voor auto's en functionele veiligheid”.

Alle vragen over Hardwarebeveiliging: nieuwste ontwikkelingen (40)
  1. Welke uitspraak beschrijft juist het verschil tussen de TEE's voor confidential computing van het VM-type, die een hele virtuele machine beschermen (zoals AMD SEV-SNP en Intel TDX), en die van het enclave-type, die een deel van een applicatie beschermen (zoals Intel SGX)?
  2. Waarom wordt bij TEE's van het VM-type alleen het versleutelen van het geheugen van de virtuele machine als onvoldoende beschouwd, zodat, zoals bij AMD SEV-SNP, mechanismen zijn toegevoegd die de integriteit van het geheugen beschermen?
  3. Beschouw een schakeling die aan geheugenversleuteling detectie van manipulatie en bescherming tegen replay toevoegt. Per cacheregel van 64 bytes worden in het hoofdgeheugen een MAC van 8 bytes (een code om manipulatie te detecteren) en een teller van 8 bytes, die bij elke schrijfactie wordt verhoogd, opgeslagen. Welk aandeel extra opslagcapaciteit is nodig ten opzichte van de hoeveelheid beschermde gegevens, als de boom die de tellers beschermt buiten beschouwing blijft?
  4. Bij confidential computing controleert de verificatieserver van de gebruiker (de verifier) het attestatierapport dat van een TEE van het VM-type is ontvangen, voordat hij de sleutel overhandigt waarmee de gegevens worden ontsleuteld. Welke combinatie van punten die de verifier controleert, is het meest passend?
  5. Halverwege de jaren 2020 hebben sommige GPU's voor datacenters functies waarmee ze samen met de TEE van een CPU voor confidential computing kunnen worden gebruikt. Welke uitspraak beschrijft het idee achter dit mechanisme juist?
  6. Welke uitspraak beschrijft de realm (Realm) die met Arm CCA (Confidential Compute Architecture) is ingevoerd juist?
  7. Welke uitspraak beschrijft de capabilities juist die worden gebruikt in de uitbreiding van de instructieset die CHERI heet?
  8. Bij Arm MTE (Memory Tagging Extension) krijgt elke 16 bytes geheugen een tag van 4 bits, wordt ook in de hoge bits van de pointer een tag van 4 bits gezet, en controleert de CPU bij elke toegang of beide overeenkomen. Beschouw de fout waarbij via een oude pointer naar een vrijgegeven gebied toegang tot dat gebied wordt verkregen. Als de nieuwe tag bij het opnieuw toewijzen van het gebied uniform willekeurig uit de 16 mogelijkheden wordt gekozen, hoe groot is dan de kans dat de tags toevallig overeenkomen en de fout wordt gemist?
  9. Welke uitspraak beschrijft het mechanisme van Arm-pointerauthenticatie (PAC) juist?
  10. Welke uitspraak beschrijft de hardwarematige shadow stack juist, die onder meer in Intel CET (Control-flow Enforcement Technology) wordt gebruikt?
  11. Welke combinatie is juist voor hardwarefuncties die control-flow-integriteit ondersteunen, namelijk wat het terugkeren uit functies beschermt en wat indirecte aanroepen en sprongen, zoals via functiepointers, beschermt?
  12. Wat is de juiste verklaring waarom wordt gezegd dat Rowhammer gemakkelijker optreedt naarmate DRAM verder wordt verkleind?
  13. Wat is de juiste verklaring waarom bescherming tegen Rowhammer door TRR (target row refresh) in de DRAM in onderzoek is omzeild?
  14. Wat is er mis met de gedachte „als geheugen met ECC wordt gebruikt, hoeft men zich over Rowhammer geen zorgen te maken”?
  15. Welke uitspraak beschrijft het idee van PRAC (per-row activation counting) juist, dat is toegevoegd aan de DDR5-standaard die in 2024 is bijgewerkt (JESD79-5C)?
  16. Neem voor de eenvoud aan dat het kortste interval waarmee rijen in dezelfde bank kunnen worden geactiveerd tRC = 50 ns is. Bij een periode van 64 ms voor de refresh is het maximale aantal keren dat één naburige rij kan worden geactiveerd tussen twee opeenvolgende verversingen van een bepaalde rij gelijk aan 64 ms ÷ 50 ns. Hoe groot is dit maximale aantal als de refreshfrequentie wordt verdubbeld?
  17. Welke uitspraak beschrijft de kenmerken van de kwetsbaarheid MDS (Microarchitectural Data Sampling), gepubliceerd in 2019, juist?
  18. Welke combinatie van beschrijvingen van retpoline en IBRS is juist, tegenmaatregelen tegen de variant van Spectre die de voorspelling van indirecte sprongen misbruikt (branch target injection)?
  19. Een taak duurde vóór het toepassen van tegenmaatregelen tegen speculatieve uitvoering 10 seconden en deed in die tijd 5 miljoen systeemaanroepen. Neem aan dat de tegenmaatregelen de verwerkingstijd per systeemaanroep verhogen van 0,4 µs naar 0,6 µs en de tijd van al het andere niet veranderen. Met welk aandeel neemt de totale tijd van de taak toe?
  20. Bij op roosters gebaseerde post-kwantumcryptografie worden vaak polynomen van graad n = 256 met elkaar vermenigvuldigd. Als de naïeve methode, waarbij alle paren coëfficiënten met elkaar worden vermenigvuldigd, ongeveer n² vermenigvuldigingen nodig heeft en de methode met de getaltheoretische transformatie (NTT) ongeveer n log₂ n, welke waarde ligt dan het dichtst bij de factor waarmee de NTT het aantal vermenigvuldigingen vermindert?
  21. De publieke sleutel van ML-KEM-768 is 1184 bytes en de cijfertekst 1088 bytes, terwijl de publieke waarde van X25519, een sleuteluitwisseling op elliptische krommen, 32 bytes is. Hoeveel keer zo groot als de publieke waarde van X25519 is de publieke sleutel van ML-KEM-768?
  22. Bij de decapsulatie van ML-KEM wordt uit het resultaat van het ontsleutelen van de ontvangen cijfertekst met de privésleutel opnieuw een cijfertekst opgebouwd en vergeleken met de ontvangen cijfertekst. Welke voorzorg bij de implementatie van dit deel is juist?
  23. U ontwerpt een SoC voor een embedded apparaat dat meer dan 10 jaar wordt gebruikt. Welk hardware- en firmwareontwerp is passend als voorbereiding op een toekomstige migratie van cryptografie (zoals de overstap op post-kwantumcryptografie)?
  24. Wat is het meest passende voordeel van initiatieven zoals OpenTitan en Caliptra, die het ontwerp van schakelingen voor een root of trust openbaar maken?
  25. Welke uitspraak beschrijft het mechanisme van DICE (Device Identifier Composition Engine), vastgelegd door de TCG, juist?
  26. Een apparaat werkt zijn firmware bij met twee gebieden, kant A en kant B, en legt voor rollbackbeveiliging een minimaal versienummer in eFuse vast. Wanneer is het het meest passend om dit minimale versienummer naar het nieuwe versienummer op te hogen?
  27. Welke uitspraak beschrijft een hardware bill of materials (HBOM) juist?
  28. Welke denkwijze over beveiliging is passend bij het combineren van chiplets van meerdere bedrijven in één package?
  29. Welke combinatie van technieken die halfgeleiderontwerpen beschermen en de onbetrouwbare partij waar elk vooral van uitgaat, is juist?
  30. Uitgaande van reverse engineering waarbij de schakeling wordt afgelezen door de lagen van een chip een voor een weg te slijpen en met een elektronenmicroscoop te fotograferen, of door het inwendige met röntgenstraling af te beelden: welke ontwerpbenadering is passend?
  31. Welke uitspraak beschrijft de eisen aan fysieke beveiliging juist bij de beveiligingsniveaus 1 tot 4 van FIPS 140-3, de certificeringsnorm voor cryptografische modules?
  32. Wat geeft het EAL (evaluation assurance level) van Common Criteria (ISO/IEC 15408), de internationale norm voor het evalueren van beveiligingsproducten, weer?
  33. Welke uitspraak beschrijft het idee van compositie juist, dat wordt benadrukt in PSA Certified en SESIP, certificeringskaders voor de beveiliging van IoT-apparaten?
  34. Welk ontwerp voor geauthenticeerd debuggen, waarbij alleen de technici van de fabrikant de debugpoort van uitgeleverde producten kunnen openen, is het meest passend?
  35. De levenscyclustoestand van een beveiligingschip wordt beheerd in fasen zoals test, productie en analyse van defecte retourproducten (RMA). Hoe wordt de overgang van de productietoestand naar de RMA-toestand voor foutanalyse passend afgehandeld?
  36. Welke combinatie van de reden waarom scanketens voor de scantest in een chip met cryptografische verwerking een aanvalspad kunnen worden en een tegenmaatregel daarvoor, is juist?
  37. Wat is de juiste verklaring voor de belangrijkste reden waarom een chip storingen vertoont bij een glitch in de voedingsspanning die de spanning een ogenblik verlaagt?
  38. Welke combinatie van kenmerken is juist voor een foutinjectieaanval met een laser en een met elektromagnetische pulsen?
  39. Een poging tot foutinjectie slaagt telkens met een kans van 0,1%, en de resultaten van de pogingen zijn onafhankelijk van elkaar. Welke waarde ligt het dichtst bij de kans op minstens één succes bij 1000 pogingen?
  40. Stel dat een controle van de handtekening van firmware met een kans van 1/1000 door één poging tot foutinjectie wordt overgeslagen. Dezelfde controle wordt nu op twee plaatsen uitgevoerd, zodat de aanval alleen slaagt als beide worden overgeslagen. Als één poging beide plaatsen tegelijk kan treffen en elk onafhankelijk met een kans van 1/1000 wordt overgeslagen, wat is dan de verwachtingswaarde van het aantal pogingen tot de aanval slaagt?

Andere onderwerpen in Netwerken en beveiliging