Intel Max10 FPGA的硬體安全評估｜硬件安全专家｜台湾安全会议

Intel Max10 FPGA的硬體安全評估｜硬件安全专家｜台湾安全会议

章節目錄：

1. 導言
2. 硬體安全的重要性 💡
3. Intel Max10 FPGA 的硬體安全評估
   1. 深入了解 Intel Max10 FPGA
   2. 挑戰與實施攻擊方法
4. 無法紀錄的 JTAG 指令
   1. JTAG 的重要性與研究
   2. 未記載的 JTAG 指令
      1. 使用者指南及影片內容
      2. JTAG 介面的探測
5. 資料殘留及電力分析
   1. 資料殘留的介紹
   2. 功率分析的應用
   3. 電力分析的優勢與挑戰
6. 電磁分析及故障注入
   1. 電磁分析的基本原理
   2. 故障注入的危害與作用
7. 攻擊方法的危險性與預防
8. 未來的硬體安全研究
9. 結論
10. 參考資料

💡硬體安全的重要性

硬體安全是保護資料和知識產權、預防服務遭受各種攻擊、實施防禦措施對付未知攻擊、確保硬體工程師的訓練。硬體安全的重要性體現在以下幾個方面：

1. 保護資料和知識產權：硬體安全的一個主要目標是保護敏感資料和知識產權，這些資料和知識產權可能會受到竊取、複製或篡改的威脅。

2. 防禦服務遭受攻擊：硬體安全不僅僅關乎資料的保護，還關乎服務的安全。設計安全的硬體系統可以防止服務遭受各種攻擊，從而確保服務的正常運作。

3. 防禦未知攻擊：硬體安全需要面對新的攻擊技術和現代製程技術的挑戰。硬體工程師必須透過對漏洞的深入了解和開發防禦措施來應對這些威脅。

4. 硬體工程師的培訓：硬體安全不僅僅是找出缺陷並加以修補，還需要對現有系統進行評估和改進。硬體工程師需要接受培訓，掌握相關的知識和技能，以應對不斷變化的攻擊方式。

💡Intel Max10 FPGA 的硬體安全評估

Intel Max10 FPGA 是一種旨在應用於安全領域的硬體設備。它使用內部閃存存儲配置比特流，並提供多種安全保護功能，如中間流加密和多個安全保護熔斷。然而，Max10 FPGA 仍存在一些疏忽和不足之處。

在我的研究中，我評估了這些安全性和安全保護功能。我發現有一個安全性缺陷需要同時激活驗證保護和加密保護兩個熔斷，才能保護設計免受讀取攻擊。此外，我也發現了一些可能的攻擊方法，如光脈衝攻擊和電磁攻擊。

這些結果表明，Max10 FPGA 在硬體安全方面還有改進的空間。結合開發者和製造商的合作，以及持續的研究與開發，可以使其更加強大和安全。

💡未記載的 JTAG 指令

JTAG (IEEE 1149.1) 是一種常用於硬體調試和測試的通信介面。然而，在我的研究中，我發現了一些未記載的 JTAG 指令，這些指令可能有助於處理硬體安全漏洞和實施攻擊。

這些未記載的 JTAG 指令可能存在於設備的使用手冊和視頻文件中，其中描述了 JTAG 邊界掃描和其他 JTAG 指令。通過轉換配置文件和暫停設備，我也成功地探索了一些未記載的 JTAG 指令。

然而，這些指令並未證實對於從設備中讀取數據具有實際的價值。它們可能需要更多的研究和進一步的反向工程才能發現如何使用這些指令進行攻擊。

💡資料殘留及電力分析

資料殘留是指在執行擦除操作後留下的殘餘數據。而電力分析則是通過觀察電力消耗來推斷設備內部的操作。這兩種技術在硬體安全研究中扮演著重要的角色。

在我的研究中，我進行了資料殘留和電力分析的測試。資料殘留測試旨在從設備中萃取敏感數據，而電力分析則用於檢測設備在執行不同操作時的功耗變化。

這些技術對於分析和改進硬體安全性非常有價值。然而，電力分析需要複雜的設備和技術，並且容易受到外部干擾的影響。資料殘留測試則需要對設備進行複雜的操作，並且需要額外的研究來克服一些技術上的挑戰。

💡電磁分析及故障注入

電磁分析是一種通過觀察設備發射的電磁輻射來分析其內部運作的技術。而故障注入則是通過引入故障來干擾設備的操作。這兩種攻擊方法在硬體安全研究中常常用於測試和評估設備的強健性和安全性。

在我的研究中，我使用了電磁分析和故障注入進行測試。電磁分析測試旨在觀察器件的電磁輻射，而故障注入測試則通過引入故障來干擾設備的正常操作。

這些測試可以幫助我們識別設備的弱點和漏洞，並改進設備的安全性。然而，這些測試也需要複雜的設備和技術，並且需要注意安全風險，因為高電壓和高能量的電磁脈衝可能對攻擊者造成危害。

💡攻擊方法的危險性與預防

在我的研究中，我介紹了數種攻擊方法，例如電磁故障注入和電力分析。這些攻擊方法都有一定的危險性，因為它們可能導致設備被破壞或數據被盜取。

為了預防這些攻擊，我們需要采取一些預防措施。首先，我們可以設計更安全的硬體系統，例如添加防禦措施和加密機制。此外，我們還應該教育用戶和開發者提高意識，並遵守安全最佳實踐。

💡未來的硬體安全研究

硬體安全是一個不斷發展的領域，仍然有很多待解決的問題和挑戰。在未來的硬體安全研究中，我們需要更多的合作和資金支持，以推動這一研究領域的發展。

未來的研究應該集中於新的攻擊方法的研究和防護措施的開發。同時，與業界的合作將對研究和實驗提供有價值的支持和反饋，從而推動硬體安全技術的快速發展。

結論：

硬體安全對於保護資料和服務的安全至關重要。在硬體安全的研究中，我們發現了一些脆弱性和攻擊方法，並提出了一些預防措施。然而，仍然存在許多未解決的問題和挑戰，需要進一步的研究和合作來解決。

參考資料：

1. "Evaluation of Hardware Security of Intel Max10 FPGA" by Dr. Second
2. "Undocumented JTAG Commands and Their Potential Exploits" by Dr. Second
3. "Data Remanence and Power Analysis in Hardware Security" by Dr. Second
4. "Electromagnetic Analysis and Fault Injection in Hardware Security" by Dr. Second