Managament , Fachartikel

Sichere Systeme – Security beim Hardwaredesign

Anderson und Kuhn beschreiben in „Low Cost Attack on Tamper Resistant Devices“ [3] eine Reihe von Angriffsszenarien, welche mit sehr wenig Aufwand realisiert werden können. Beispiele sind Angriffsszenarien auf SmartCards und „sichere“ Mikrocontroller.

Einfache Szenarien reichen vom Lesen und Modifizieren des Inhalts von Mikroprozessoren oder Speicher-Modulen bis hin zum Ersatz und der Ergänzung von Bauelementen auf den Platinen.

Fortgeschrittene Szenarien reichen von Microprobing, also dem Öffnen von Chip-Gehäusen und der Analyse, bis zur Beobachtung oder Manipulation der Strukturen auf Ebene der Silizium-Chips.

 
Abbildung-3: Mit Säure geöffneter IC. Es sind sehr schön die Bondig-Drähte zu erkennen. An diese kann nun entweder direkt abgegriffen oder der Silizium-Chip photographisch weiter ausgewertet werden.

Angriffsszenarien, welche auf die Veränderungen der Betriebsumgebung, wie z.B. extreme Temperaturen, Schwankung der Versorgungsspannung oder Protokollverletzungen zielen, gehören zu den aufwendigsten Szenarien.

Die Firmware enthält typischerweise den Programmcode, um die zugrundeliegende Hardware des Systems zu steuern. Ein Auslesen und Analysieren der Firmware kann einem potentiellen Angreifer ein detailliertes Verständnis des Gerätes geben. Weiterhin könnte er die Firmware ändern und wieder einspielen. Generell sollte deshalb in jeglicher Firmware eine Authentifizierung und Integritätsprüfung möglich sein, um fremdartige Firmware abzulehnen bzw. Manipulationen zu erkennen.

Um Änderungen an der Hardware bzw. der Firmware zu erkennen, sollte eine Selbstdiagnose während des Betriebes möglich sein. Prüfsummen oder Hashes von kritischen Speicherbereichen (z.B. ROM) könnten zyklisch überprüft werden, um die Integrität der Daten sicherzustellen.

Weiterhin sollte in der Firmware die Art und Weise geregelt werden, wie auf Systemfehler reagiert wird. Das beinhaltet also auch, ob das System bei einem Fehler einen „fail open“ oder einen „fail closed“ durchführt. Die meisten Systeme sollten einen „fail closed“ durchführen, d.h. bei einem erkannten Fehler einen Stopp oder einen „shutdown“ durchführen. In Safety-Relevanten Systemen wie in der Medizintechnik, sollte bekannt sein, ob sich ein Beatmungsgerät bei einem Fehler abschaltet oder trotz eines erkannten Fehlers weiter arbeitet (es bietet sich hier ein „fail open“ an).

Die Verbreitung von „field-upgradeable hardware“, also Geräten, die nachträglich mit weiteren Features und Funktionen durch z.B. Firmwareupdates ausgestattet werden können, gibt potentiellen Angreifern weitere Gelegenheiten, ein Gerät zu manipulieren. Einige Hersteller bieten dazu auf ihren Webseiten Firmware-Aktualisierungen an, die teilweise für jeden frei zugänglich sind. Auch dies bietet einem Angreifer die Möglichkeit, sehr leicht ein Reverse-Engineering durchzuführen. Gerade eine Firmware bietet eine sehr gute Möglichkeit, in die „inneren Funktionen“ eines Gerätes zu schauen.

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Autor: Gregor Domhan

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