Кибероружие и кибербезопасность. О сложных вещах простыми словами

Чтобы обнаружить отличие между зараженными трояном кристаллами и не зараженными, был использован другой метод, — отслеживание общего потребления мощности. [4] Этот метод использовал статистический анализ спектра собственных значений и смог эффективно обнаруживать аппаратные трояны, занимающие 0,12 % от полной площади схемы, полагая разбросы параметров технологического процесса порядка 5 %. Но когда площадь аппаратного трояна была уменьшена до только 0,01 %, и разбросы параметров техпроцесса были увеличены до 7,5 %, начали появляться ложные оповещения. Учитывая очень малое увеличение площади из-за анализируемого аппаратного трояна (0,02 %) и на основании ограничений по отслеживанию, [4] не предполагалось, что статистический анализ суммарного потребления мощности будет их обнаруживать. Действительно, даже когда авторы применяли этот метод только к характеристикам питания цифровой части (SoC со смешанными сигналами обычно имеют отдельные порты питания для аналоговой и цифровой частей), где был скрыт троян, было невозможно эффективно найти отличие между чистым и инфицированным трояном кристаллами в каком-либо подпространстве собственных значений. Тем не менее, эффективными ещё могут оказаться другие параметры [4]. Решение, которое предложили авторы, использует подобный статистический анализ мощности беспроводной передачи.

Похожий статистический метод использует характеристические особенности цепей задержки для различения чистых кристаллов и кристаллов, инфицированных трояном [6]. Хотя исследуемые в работе экспериментальные образцы аппаратных троянов добавляют некоторую задержку в несколько цепей в цифровой части схемы, это влияние слишком малое, чтобы быть видимым. Даже если исследователь знает, какие цепи проверять (т. е. цепи, относящиеся к ключу шифрования), сложность конвейеризованной схемы шифрования будет обеспечивать достаточные запасы, чтобы скрыть добавленную задержку. Чтобы проверить это, был применен метод отслеживания цепей задержки, предполагая разбросы техпроцесса в диапазоне 5 %, только для того, чтобы обнаружить его неспособность различить совокупности инфицированных и неинфицирован-ных кристаллов.

Чтобы извлечь для атакующего похищенный ключ, аппаратный троян обязан добавить некую форму изменений в передаваемый сигнал. Обычно, эти изменения соответствуют увеличению в амплитуде или частоте передачи, когда разряд похищенного ключа имеет значение 1. Хотя индивидуальные передачи данных находятся в допустимых границах спецификации, эта добавленная структура дает возможность, что такой аппаратный троян может быть обнаружен с помощью статистического анализа параметров передачи.

Чтобы продемонстрировать этот принцип, авторы [1] использовали в качестве измерения суммарную мощность передачи для пересылки одного блока данных (64 бита). Для 100 экземпляров схем, инфицированных трояном типа-1, 100 экземпляров схем, инфицированных трояном типа-П, и половины из 200 экземпляров схем без трояна, которые оценивалось с помощью Монте-Карло моделирования SPICE-уровня с 5 % разбросами техпроцесса. Была изменена суммарная мощность передачи, когда передавали каждый из шести произвольно выбранных блоков (одинаковых для всех схем). Конечно, инфицированные трояном кристаллы также дают утечку одного бита ключа в течение каждой из шести передач данных, половина из которых установлена в 1. Все шесть измерений для всех собственных значений и всей совокупности инфицированных трояном кристаллов находились в допустимом спецификацией диапазоне. Даже когда проецировали совокупность трех кристаллов на 6D пространство этих измерений, не могли различить их, поскольку они попадали друг на друга. Хотя, конечно, графически это проиллюстрировать в шести измерениях, сложно на рис. 7.20, а показана проекция трех совокупностей на три из этих размерностей. Понятно, что выделить характеристические значения из инфицированных трояном совокупностей в этом пространстве невозможно. Можно утверждать, что ситуация является подобной для любого другого подмножества из трех измерений.

Рис. 7.20. Проекция совокупности настоящих, и инфицированных трояном кристаллов на три из шести измерений мощности передачи (а), и проекция настоящих и инфицированных трояном кристаллов на три основных компонента из шести измерений мощности передачи (Ъ)