SYNFI：开源安全元件的硅前故障分析
密码学与安全
2022-07-08 v2
摘要
故障攻击是一种主动物理攻击，敌手可利用其改变嵌入式设备的控制流，以获取敏感信息或绕过保护机制。鉴于此类攻击的严重性，制造商在安全关键系统（如安全元件）中部署基于硬件的故障防御。由于电路组件间复杂的交互，且当代设计自动化工具倾向于将插入的结构优化掉从而使其失效，开发这些对策是一项艰巨任务。因此，此类对策在综合后须经严格验证。由于经典功能验证技术不足以评估对策有效性，开发者不得不求助于能在仿真测试平台或物理芯片中注入故障的方法。然而，开发用于在仿真中注入故障的测试序列易出错，而对芯片实施故障攻击需专用设备且极其耗时。为此，本文引入 SYNFI，一种运行于综合后网表上的形式化硅前故障验证框架。SYNFI 可用于分析故障对电路输入输出关系及其故障对策的总体影响，从而使硬件设计者能以系统化、半自动方式评估并验证嵌入式对策的有效性。为证明 SYNFI 能处理经商业与开源工具综合的未修改工业级网表，我们分析了首个开源安全元件 OpenTitan。在我们的分析中，我们在无保护的 AES 模块识别出关键安全弱点，开发了针对性对策，重新评估了其安全性，并将这些对策贡献回 OpenTitan 代码库。
引用
@article{arxiv.2205.04775,
title = {SYNFI: Pre-Silicon Fault Analysis of an Open-Source Secure Element},
author = {Pascal Nasahl and Miguel Osorio and Pirmin Vogel and Michael Schaffner and Timothy Trippel and Dominic Rizzo and Stefan Mangard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.04775},
year = {2022}
}