Wat is Manipulatiebestendigheid (tamper resistance)?

Eigenschap om geheimen in de chip te beschermen door fysieke aanvallen zoals het openen van de chip of het aanbrengen van probes te weerstaan en bij detectie bijvoorbeeld sleutels te wissen.

Japanse benaming: 耐タンパ性

“Manipulatiebestendigheid (tamper resistance)” komt voor in 2 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Hardwarebeveiliging.

Vakgebied: Hardwarebeveiliging

Op welke aanvallen manipulatiebestendigheid zich richt

Beveiligingschips in smartcards, secure elements en hardware security modules bevatten sleutels die het apparaat nooit mogen verlaten. Aanvallers kunnen de behuizing openen (decapsulatie), lagen een voor een verwijderen en microprobes op interne bussen plaatsen om data rechtstreeks uit te lezen, of met een focused ion beam draden doorsnijden en opnieuw verbinden. Semi-invasieve aanvallen schijnen met lasers of licht op de blootgelegde die om fouten te veroorzaken, en niet-invasieve aanvallen verstoren de voedingsspanning of klok met glitches of meten het vermogen en de elektromagnetische straling. Manipulatiebestendigheid (tamper resistance) is het vermogen om deze pogingen om geheimen te bemachtigen te weerstaan.

Typische tegenmaatregelen

Een fijn metalen gaas over de bovenkant van de chip werkt als actief schild: als een probe of een stap bij het afpellen van lagen het doorsnijdt of kortsluit, detecteert de chip de verandering. Sensoren letten op abnormaal licht, abnormale temperatuur, voedingsspanning en klokfrequentie. Interne bussen en geheugens worden versleuteld of gescrambeld, en de layout kan worden gescrambeld zodat functionele blokken moeilijk te herkennen zijn. Wordt er een afwijking gedetecteerd, dan kan de chip zijn sleutels wissen, vaak zeroization genoemd, zodat een aanvaller die hem met succes opent niets bruikbaars vindt.

Tamper resistance vs. tamper evidence

Tamper evidence maakt een inbraak alleen achteraf zichtbaar, bijvoorbeeld via zegels, coatings of labels die bij openen breken. Tamper resistance maakt de aanval om te beginnen moeilijker, en tamper response reageert actief, bijvoorbeeld door geheimen te wissen. Bij beveiligingsevaluaties van chips wordt niet alleen naar fysiek proben gekeken, maar ook naar de weerstand tegen side-channel-analyse en fault injection, omdat een chip met een perfect schild nog steeds sleutels kan lekken via zijn stroomverbruik als de cryptografische implementatie niet is beschermd.

Eén laag van defense in depth

Geen enkele tegenmaatregel is absoluut; manipulatiebestendigheid is erop gericht de kosten, tijd en apparatuur die een aanval vergt hoger te maken dan de waarde van het geheim. Ze wordt daarom gecombineerd met andere lagen zoals secure boot, geheugenbescherming, trusted execution environments, versleuteling en side-channel-tegenmaatregelen, zodat het doorbreken van één laag niet alles blootlegt. Ontwerpers vermijden ook dat veel apparaten één sleutel delen, omdat een sleutel die uit één chip is gehaald niet de hele productlijn mag ontgrendelen.

Nu oefenen: vragen over Manipulatiebestendigheid (tamper resistance)

Welke uitspraak over de manipulatiebestendigheid (tamper resistance) die van beveiligingschips zoals in IC-kaarten wordt gevraagd is juist?

  1. ADe eigenschap dat de chip niet kapotgaat als hij nat wordt
  2. BDe eigenschap dat fysieke aanvallen zoals het openen van de chip of het aanleggen van probes moeilijk worden gemaakt en de geheimen binnenin worden beschermd, bijvoorbeeld door de sleutel te wissen bij detectie
  3. CDe eigenschap dat de chip ook bij hoge temperatuur snel werkt
Antwoord en toelichting tonen

Antwoord: B. De eigenschap dat fysieke aanvallen zoals het openen van de chip of het aanleggen van probes moeilijk worden gemaakt en de geheimen binnenin worden beschermd, bijvoorbeeld door de sleutel te wissen bij detectie

Manipulatiebestendigheid is de eigenschap om aanvallen te doorstaan waarbij een chip wordt gedemonteerd of probes op interne bedrading worden gezet om geheimen eruit te halen. Maatregelen worden gecombineerd, zoals detectie wanneer het metalen bedradingsnet (shield) dat het oppervlak bedekt wordt doorgesneden, detectie van afwijkingen in licht, temperatuur en spanning, het versleutelen of ingewikkeld plaatsen van interne bedrading en het wissen van de sleutel bij detectie van een afwijking. Ook maatregelen tegen side-channels en foutinjectie worden in de beoordeling betrokken.

Veelgestelde vragen

Wat is manipulatiebestendigheid (tamper resistance) bij een beveiligingschip?

Het is het vermogen van een chip om fysieke aanvallen te weerstaan, zoals het openen van de behuizing, het afpellen van lagen of het proben van interne draden om geheimen te bemachtigen, vaak gecombineerd met het detecteren van zulke aanvallen en het wissen van sleutels als reactie.

Wat is het verschil tussen tamper-resistant en tamper-evident?

Tamper-evident ontwerpen laten alleen zien dat er een inbraak heeft plaatsgevonden, bijvoorbeeld via gebroken zegels. Tamper-resistant ontwerpen maken de aanval zelf moeilijk en kunnen reageren door geheimen te vernietigen.

Beschermt manipulatiebestendigheid tegen side-channel-aanvallen?

Slechts gedeeltelijk. Schilden en sensoren houden fysiek proben tegen, maar lekken via vermogen of elektromagnetische straling vraagt aparte tegenmaatregelen in de schakeling en de cryptografische implementatie.

“Manipulatiebestendigheid (tamper resistance)” in de toelichting

Vragen met “Manipulatiebestendigheid (tamper resistance)” (2)

  1. Welke uitspraak over de manipulatiebestendigheid (tamper resistance) die van beveiligingschips zoals in IC-kaarten wordt gevraagd is juist?
  2. Welke uitspraak over de gedachte van 'defense in depth' (gelaagde verdediging), die bij hardware- en softwarebeveiliging wordt benadrukt, is juist?

Verwante termen

Secure boot TEE (trusted execution environment) Cold-bootaanval Constante-tijdimplementatie Echte-toevalsgetalgenerator (TRNG) eFuse Enclave Foutinjectieaanval (fault injection) Hardwaretrojan KPTI

Naar de woordenlijst