अंतर्निहित सुरक्षा के साथ स्मार्ट कार्ड और क्रिप्टो प्रोसेसर के हैकर हमलों के प्रतिरोध की कमजोरियों और प्रतिरोध का पता लगाना

पिछले एक दशक में, रहस्यों को निकालने या अन्य अनधिकृत कार्यों को करने के तरीकों के अलावा, हमलावरों ने साइड चैनलों के माध्यम से अनजाने में डेटा रिसाव और कार्यक्रम निष्पादन प्रक्रिया में हेरफेर का उपयोग करना शुरू कर दिया।

ज्ञान, समय और प्रसंस्करण शक्ति के संदर्भ में पारंपरिक हमले के तरीके महंगे हो सकते हैं। दूसरी ओर, साइड चैनल के हमले, अधिक आसानी से और गैर-विनाशकारी हो सकते हैं, क्योंकि वे सामान्य कामकाज के दौरान उपलब्ध भौतिक गुणों को प्रकट या नियंत्रित करते हैं।

साइड चैनल माप के प्रसंस्करण के लिए सांख्यिकीय तरीकों का उपयोग करना या माइक्रोक्रेसीट के बंद चैनलों में विफलताओं को पेश करके, एक हमलावर कुछ घंटों के भीतर अपने रहस्यों तक पहुंच प्राप्त कर सकता है।



सालाना 5,000 मिलियन से अधिक स्मार्ट कार्ड जारी किए जाते हैं, नई अंतर्निहित क्रिप्टोग्राफिक प्रौद्योगिकियां बाजारों में दिखाई देती हैं, इसलिए व्यवसाय और गोपनीयता दोनों की सुरक्षा सुनिश्चित करने की आवश्यकता बढ़ रही है।

नीदरलैंड में, Riscure ने इंस्पेक्टर सिस्टम बनाया है, जो अनुसंधान प्रयोगशालाओं के साथ-साथ निर्माताओं को नए, उच्च-प्रदर्शन सुरक्षा खतरे का पता लगाने वाले उपकरण प्रदान करता है।

इंस्पेक्टर रिस्क्योर सिस्टम विभिन्न साइड चैनल विश्लेषण (एससीए) के तरीकों जैसे पावर एनालिसिस (एसपीए / डीपीए), सिंक्रोनाइज़ेशन, रेडियो फ्रिक्वेंसी, और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक एनालिसिस (ईएमए) और डिस्टर्बेंस अटैक (एफआई) जैसे वोल्टेज फेल्योर, क्लॉक फेल्योर का समर्थन करता है। और लेजर हेरफेर। सिस्टम के अंतर्निहित कार्य कई क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम, एप्लिकेशन प्रोटोकॉल, इंटरफेस और माप उपकरणों का समर्थन करते हैं।

सिस्टम आपको भेद्यता का पता लगाने के लिए नए तरीकों और मालिकाना अनुप्रयोगों का विस्तार और कार्यान्वयन करने की अनुमति देता है।

इंस्पेक्टर SCA साइड चैनल विश्लेषण प्रणाली में शामिल हैं:

• पावर ट्रेसर पावर ट्रेसर
• इलेक्ट्रोमैग्नेटिक साउंडिंग ईएम जांच स्टेशन की स्थापना;
• ट्रिगर जनरेटर icWaves;
• CleanWave फ़िल्टर
• वर्तमान जांच वर्तमान जांच।

मुख्य "गुडीज़" में मुख्य अंतर हो सकता है:

• यह विफलताओं को शुरू करके साइड चैनल विश्लेषण और परीक्षण के लिए एक एकल एकीकृत उपकरण है;
• इंस्पेक्टर आम मानदंडों के अनुसार EMVco और CMVP द्वारा प्रमाणित साइड चैनल परीक्षण आवश्यकताओं को पूरा करता है;
• यह एक खुला वातावरण है जिसमें मॉड्यूल के स्रोत कोड शामिल हैं, जिससे आप मौजूदा तरीकों को संशोधित कर सकते हैं और नए परीक्षण तरीकों को शामिल कर सकते हैं जो कि निरीक्षक के लिए उपयोगकर्ता द्वारा विकसित किए जा सकते हैं;
• स्थिर और एकीकृत सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर में लाखों निशानों में उच्च गति डेटा संग्रह शामिल है;
• छह महीने का सॉफ़्टवेयर रिलीज़ चक्र उपयोगकर्ताओं को नवीनतम फ़ील्ड चैनल परीक्षण विधियों के बराबर रखने की अनुमति देता है।

इंस्पेक्टर एक ही मंच पर विभिन्न संस्करणों में उपलब्ध है:

• इंस्पेक्टर एससीए डीपीए और ईएमए साइड चैनलों के विश्लेषण के लिए सभी आवश्यक विकल्प प्रदान करता है।
• इंस्पेक्टर FI असफलताओं (अशांति के हमलों) के साथ-साथ अंतर गलती विश्लेषण ( DFA ) को शुरू करने के लिए पूर्ण कार्यक्षमता प्रदान करता है।
• इंस्पेक्टर कोर और एसपी (सिग्नल प्रोसेसिंग) डेटा संग्रह या पोस्ट-प्रोसेसिंग के लिए एक सस्ती सॉफ्टवेयर पैकेज प्रदान करने के लिए, अलग मॉड्यूल के रूप में कार्यान्वित SCA कोर कार्यक्षमता प्रदान करते हैं।

इंस्पेक्टर एस.सी.ए.

माप के परिणाम प्राप्त होने के बाद, विभिन्न प्रकार के सिग्नल और कम शोर स्तर के साथ कई निशान बनाने के लिए विभिन्न प्रकार के सिग्नल प्रोसेसिंग तरीके उपलब्ध हैं। सिग्नल प्रोसेसिंग फ़ंक्शन विकसित किए गए हैं जो विद्युत चुम्बकीय ट्रेस सिग्नल प्रोसेसिंग, बिजली की खपत का पता लगाने और आरएफ (आरएफ) ट्रेस के बीच सूक्ष्म अंतर को ध्यान में रखते हैं। इंस्पेक्टर के शक्तिशाली ग्राफिकल ट्रेस प्रस्तुति उपकरण उपयोगकर्ताओं को अस्थायी रूप से निशान का विश्लेषण या सत्यापन करने की अनुमति देते हैं, उदाहरण के लिए, एसपीए कमजोरियों के लिए।


ECC कार्यान्वयन के साथ डीपीए कार्यान्वयन

कई सुरक्षा कार्यान्वयनों के लिए, जिन्हें आजकल एसपीए के लिए प्रतिरोधी माना जाता है, परीक्षण आमतौर पर अंतर परीक्षण विधियों (यानी डीपीए / सीपीए ) पर केंद्रित है। यह अंत करने के लिए, इंस्पेक्टर बड़ी संख्या में क्रिप्टोग्राफिक एल्गोरिदम और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले एल्गोरिदम जैसे (3) डेस, एईएस, आरएसए और ईसीसी के बारे में विस्तृत तरीके प्रदान करता है।


डीईएमए को लागू करते समय सबसे अच्छा स्थान खोजने के लिए चिप से ईएम विकिरण

मुख्य विशेषताएं

• यह समाधान बिजली विश्लेषण (एसपीए / डीपीए / सीपीए), विद्युत चुम्बकीय (एसईएमए / डीईएमए / ईएमए-आरएफ), और गैर-संपर्क परीक्षण विधियों (आरएफए) को जोड़ती है।
• इंस्पेक्टर के साथ ऑसिलोस्कोप के तंग एकीकरण से डेटा अधिग्रहण की गति बहुत बढ़ जाती है।
• घड़ी की घबराहट और यादृच्छिकता को रोकने के लिए बेहतर संरेखण विधियों का उपयोग किया जाता है।
• उपयोगकर्ता सभी प्रमुख एल्गोरिदम, जैसे (3) DES, AES, RSA और ECC पर प्राथमिक हमलों और उच्च-क्रम के हमलों का समर्थन करने वाले क्रिप्टानालिसिस मॉड्यूल को कॉन्फ़िगर कर सकता है।
• क्षेत्र-विशिष्ट एल्गोरिदम के लिए व्यापक समर्थन का उपयोग किया जाता है, जिसमें सेडेल, मिस्टी 1, डीएसए, कैमेलिया भी शामिल है।

हार्डवेयर

कार्य केंद्र के अलावा, पीसी निरीक्षक एससीए साइड चैनल डेटा और सिग्नल संग्रह के लिए अनुकूलित हार्डवेयर का उपयोग करता है:

• स्मार्ट कार्ड पर एसपीए / डीपीए / सीपीए के लिए पावर ट्रेसर
• SEM / DEMA / EMA RF के लिए EM जांच स्टेशन
• एंबेडेड उपकरणों पर एसपीए / डीपीए / सीपीए के लिए वर्तमान जांच
• आरएफए और आरएफ ईएमए के लिए माइक्रोप्रो एमपी 300 टीसीएल 1/2 के साथ क्लीनवेव फ़िल्टर
• IVI संगत आस्टसीलस्कप

मूल्यांकन की गई वस्तुओं को अक्सर माप, स्विचिंग और हार्डवेयर नियंत्रण की आवश्यकता होती है जो SCA करने के लिए आवश्यक होते हैं। इंस्पेक्टर के लचीले हार्डवेयर प्रबंधक, खुले विकास के वातावरण और व्यापक इंटरफ़ेस विकल्प उपयोगकर्ता उपकरणों का उपयोग करते हुए उच्च गुणवत्ता वाले माप के लिए एक ठोस आधार प्रदान करते हैं।


इंस्पेक्टर एस.सी.ए.

जॉन जॉन कॉनर, लीड आंतरिक सुरक्षा इंजीनियर, सिस्टम की बात इस प्रकार है:
“इंस्पेक्टर ने मौलिक रूप से हमारे उत्पादों के लचीलेपन का मूल्यांकन करने के तरीके को डीपीए से अलग कर दिया है। इसकी ताकत इस तथ्य में निहित है कि यह संग्रह और विश्लेषण प्रक्रियाओं को एकीकृत करता है जो हमें नई क्रिप्टोग्राफिक हार्डवेयर परियोजनाओं की प्रभावशीलता का त्वरित मूल्यांकन करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, इसका बेहतर ग्राफिकल इंटरफ़ेस उपयोगकर्ता को अलग-अलग या एक साथ एकत्रित असतत डेटा से बिजली हस्ताक्षरों की कल्पना करने की अनुमति देता है - जो कि एक हमले के दौरान डीपीए के लिए डेटा तैयार करते समय अमूल्य है - जबकि इसके शक्तिशाली विश्लेषणात्मक पुस्तकालय सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले वाणिज्यिक एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम का समर्थन करते हैं। Riscure का सामयिक सॉफ्टवेयर और प्रौद्योगिकी अद्यतन हमें अपने उत्पादों को सुरक्षित रखने में मदद करते हैं। ”

इंस्पेक्टर फाई

इंस्पेक्टर FI - फॉल्ट इंजेक्शन - स्मार्ट कार्ड और एम्बेडेड उपकरणों पर गलती परीक्षण करने के लिए कई प्रकार की सुविधाएँ प्रदान करता है। समर्थित परीक्षण विधियों में लेजर उपकरणों का उपयोग करके घड़ी की विफलता, वोल्टेज की विफलता और ऑप्टिकल हमले शामिल हैं। विफलता के हमले - जिसे गड़बड़ी के हमलों के रूप में भी जाना जाता है - चिप के व्यवहार को संशोधित करता है, जिससे प्रयोग करने में विफलता होती है।

इंस्पेक्टर FI का उपयोग करते हुए, उपयोगकर्ता यह जांच सकते हैं कि चिप के क्रिप्टोग्राफिक संचालन में विफलताओं के कारण एक कुंजी को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है या नहीं, इस तरह के प्रमाणीकरण या जीवन चक्र राज्य की जाँच को दरकिनार करके या चिप पर प्रोग्राम निष्पादन प्रक्रिया को बदलकर।

व्यापक विन्यास विकल्प

इंस्पेक्टर FI में स्विचिंग और गड़बड़ी के प्रोग्राम नियंत्रण के लिए बड़ी संख्या में उपयोगकर्ता-कॉन्फ़िगर करने योग्य पैरामीटर शामिल हैं, जैसे कि विभिन्न अवधि के शिखर दालों, नाड़ी पुनरावृत्ति और वोल्टेज स्तर में परिवर्तन। सॉफ्टवेयर विस्तृत लॉगिंग के साथ अपेक्षित व्यवहार, कार्ड डिस्क और अप्रत्याशित व्यवहार दिखाते हुए परिणाम प्रस्तुत करता है। डीएफए हमला मॉड्यूल बुनियादी एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम के लिए उपलब्ध हैं। "विज़ार्ड" का उपयोग करके, उपयोगकर्ता एक एपीआई के साथ एक कस्टम गड़बड़ी कार्यक्रम भी बना सकते हैं।

मुख्य विशेषताएं

• गैर-समानांतर और आसानी से प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य सटीकता और सभी गड़बड़ हार्डवेयर के लिए सिंक्रनाइज़ेशन।
• एक शक्तिशाली कमांड सिस्टम और एकीकृत आईडीई इंस्पेक्टर का उपयोग करके डिजाइन परिदृश्यों पर हमला करें।
• स्वचालित असफल परीक्षण के लिए व्यापक निरीक्षक विन्यास विकल्प।
• कार्ड के पीछे और सामने वाले हिस्से पर मल्टी-ग्लिचिंग के लिए लेज़र उपकरण, जिसे असफल बनाने की विधि द्वारा परीक्षण के लिए कस्टम बनाया गया है।
• आरएसए, एईएस, और 3 डीईएस सहित लोकप्रिय एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम के कार्यान्वयन के लिए डीएफए मॉड्यूल
• मल्टीपॉइंट लेजर में अपग्रेड करने से एक साथ कई स्थानों पर चिप को प्रभावित करने की क्षमता मिलती है।
• Icwaves ट्रिगर जनरेटर का उपयोग करके ऑपरेशन-विशिष्ट सिंक्रनाइज़ेशन काउंटरमेशर्स को रोक सकता है और नमूना नुकसान को रोक सकता है।

हार्डवेयर

इंस्पेक्टर FI का उपयोग हमलों को करने के लिए निम्नलिखित हार्डवेयर घटकों के साथ किया जा सकता है:

• वैकल्पिक गलती एम्पलीफायर के साथ वीसी ग्लिचर
• डायोड लेजर स्टेशन वैकल्पिक मल्टी-ड्रॉप अपडेट के साथ
• पिकोस्कोप 5203 या आईवीआई संगत आस्टसीलस्कप

वीसी ग्लिचर फॉल्ट जनरेटर के साथ इंस्पेक्टर एफआई, आईकव्स ट्रिगर जनरेटर, ग्लिच एम्पलीफायर और लेजर स्टेशन

वीसी ग्लिचर इंस्पेक्टर सिस्टम फेलओवर आर्किटेक्चर के मूल को उत्पन्न करता है। अल्ट्रा-फास्ट एफपीजीए तकनीक का उपयोग करके, केवल दो नैनोसेकंड के दोष उत्पन्न किए जा सकते हैं। हार्डवेयर में उपयोगकर्ता के अनुकूल प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस है। उपयोगकर्ता द्वारा बनाया गया क्रैश प्रोग्राम परीक्षण चलाने से पहले FPGA में लोड किया जाता है। VC Glitcher में लेज़र स्टेशन को नियंत्रित करने के लिए वोल्टेज और घड़ी की विफलता, साथ ही साथ चैनल आउटपुट के लिए एक एकीकृत सर्किट शामिल है।

डायोड लेजर स्टेशन में कस्टम-निर्मित प्रकाशिकी के साथ उच्च-शक्ति डायोड लेजर का एक विशेष सेट होता है, जो वीसी ग्लिचर द्वारा जल्दी और लचीले ढंग से नियंत्रित किया जाता है। उपकरण एक नए स्तर पर ऑप्टिकल परीक्षण करता है, प्रभावी एकाधिक विफलताओं, बिजली की खपत का सटीक नियंत्रण और दालों को स्विच करने के लिए एक तेज और अनुमानित प्रतिक्रिया प्रदान करता है।

डायोड लेजर स्टेशन को मल्टी-ड्रॉप संस्करण में अपडेट करके, कई क्षेत्रों को सिंक्रनाइज़ेशन और आपूर्ति वोल्टेज के लिए विभिन्न मापदंडों का उपयोग करके चिप पर परीक्षण किया जा सकता है।

सिग्नल-आधारित ट्रिगरिंग icWaves ट्रिगर पल्स जनरेटर का उपयोग कर

घड़ी घबराना, यादृच्छिक प्रक्रिया रुकावट, और डेटा-निर्भर प्रक्रिया अवधि के लिए लचीला विफलता और साइड-चैनल डेटा संग्रह की आवश्यकता होती है। इंस्पेक्टर icWaves जनरेटर microcircuit या EM सिग्नल की बिजली आपूर्ति में दिए गए मॉडल से अंतर का वास्तविक समय का पता लगाने के जवाब में एक ट्रिगर पल्स उत्पन्न करता है। डिवाइस में एक विशेष संकीर्ण-बैंड फ़िल्टर भी शामिल है ताकि शोर संकेत के साथ भी मॉडल मिलान का पता लगाया जा सके।

FPGA आधारित डिवाइस के अंदर मॉडल से मिलान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले संदर्भ ट्रेस को इंस्पेक्टर सिग्नल प्रोसेसिंग फ़ंक्शन का उपयोग करके संशोधित किया जा सकता है। एक स्मार्ट कार्ड जो एक खराबी का पता लगाता है, संवेदनशील डेटा को हटाने या कार्ड को ब्लॉक करने के लिए एक सुरक्षा तंत्र शुरू कर सकता है। बिजली की खपत या मानक संचालन से EM प्रोफ़ाइल विचलित हो जाने पर icWaves घटक का उपयोग कार्ड के शटडाउन को आरंभ करने के लिए भी किया जा सकता है।


मल्टीपॉइंट एक्सेस के साथ लेजर स्टेशन लेजर स्टेशन (एलएस),
माइक्रोस्कोप और समन्वय तालिका के साथ

एकीकृत विकास पर्यावरण (IDE)

इंस्पेक्टर विकास पर्यावरण को किसी उद्देश्य के लिए SCA और FI का उपयोग करके उपयोगकर्ता को अधिकतम लचीलापन प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

• ओपन एपीआई: नए मॉड्यूल के कार्यान्वयन को सरल बनाता है
• स्रोत कोड: प्रत्येक मॉड्यूल अपने स्वयं के स्रोत कोड के साथ आता है, इसलिए मॉड्यूल को उपयोगकर्ता की इच्छाओं के अनुसार अनुकूलित किया जा सकता है या इसका उपयोग डेटा मॉड्यूल बनाने के लिए आधार के रूप में किया जा सकता है।

इंस्पेक्टर फाई

इंस्पेक्टर एक उच्च-प्रदर्शन पैकेज में विफलता और साइड चैनल विश्लेषण तकनीकों को जोड़ता है।

विफलता व्यवहार विश्लेषण का एक उदाहरण:



साइड चैनलों के माध्यम से हमले का क्षेत्र तेजी से विकसित हो रहा है, और हर साल नए शोध परिणाम प्रकाशित होते हैं, प्रसिद्ध हो जाते हैं या योजनाओं और मानकों के प्रमाणीकरण को अनिवार्य बनाते हैं। इंस्पेक्टर उपयोगकर्ताओं को नए विकास और नए तरीकों को लागू करने वाले नियमित सॉफ़्टवेयर अपडेट के बराबर रखने की अनुमति देता है।