SCFI：针对故障攻击的状态机控制流加固
密码学与安全
2022-08-03 v1
摘要
故障注入（FI）是一种强大的攻击方法，可使 adversary 完全破坏目标设备的安全性。由于有限状态机（FSMs）是负责控制系统的基础硬件构建模块，向这些控制器中诱导故障可使 adversary 劫持集成电路的执行。缓解这些攻击的一种常见防御策略是手动多次实例化FSM并使用多数表决逻辑检测故障。然而，由于每个额外的FSM实例仅针对一个额外诱导故障提供安全性，该方法在多故障攻击场景下扩展性差。在本文中，我们提出SCFI：一种强概率性FSM保护机制，确保即使在存在多个故障的情况下也能检测到与预期控制流的控制流偏离。其核心是，SCFI由一个加固的下一状态函数组成，该函数吸收执行历史以及FSM的控制信号以推导下一状态。当被吸收的输入、状态寄存器或函数本身受到故障影响时，SCFI以无检测延迟触发错误。我们将SCFI集成到一个综合工具中，该工具能够在无需用户交互的情况下自动加固任意未受保护的FSM，并将该工具开源。我们的评估表明，SCFI以优于使用经典基于冗余方法保护的FSM的面积-时间积提供强保护保证。最后，我们使用预硅故障分析工具正式验证了受保护状态机的弹性。
引用
@article{arxiv.2208.01356,
title = {SCFI: State Machine Control-Flow Hardening Against Fault Attacks},
author = {Pascal Nasahl and Martin Unterguggenberger and Rishub Nagpal and Robert Schilling and David Schrammel and Stefan Mangard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.01356},
year = {2022}
}