直播（今天下午14:00準時開始）：電子電路遠程實境實驗
EETOP編譯整理自：allaboutcircuits
霍斯特·戈爾茨（HorstGörtz）IT安全研究所和馬克斯·普朗克安全與隱私研究所的科學家們發現了Xilinx 7系列FPGA中的一個關鍵安全漏洞。該漏洞被研究人員稱為“ StarBleed”，會影響到賽靈思(Xilinx)的Virtex，Artix，Spartan和Kintex 系列FPGA。
不幸的是，這個bug是在設備的硬件上，而不是軟件上。因此，只能通過更換芯片來消除安全隱患。對FPGA的本質做一個非常基本的解釋，可以幫助我們剖析StarBleed的問題。
FPGA的本質
FPGA全稱可編程門陣列，被描述為 "計算機制造商的'樂高積木'：與其他計算機芯片相比，可靈活運用的電子元件"。FPGA可以按照需求靈活改變芯片功能，修復設計BUG等。
可編程性是FPGA的主要優點但這同時也是它的缺點。設計師經常會在線遠程重新編程FPGA。FPGA的設計者們永遠都意識到不良行為者劫持設備的固有危險。他們投入了大量的時間、精力和金錢來避免這種安全威脅，但並不總是成功的。
StarBleed安全漏洞解析
FPGA包含一個稱為位流的板載文件，比特流用於對FPGA進行編程，因此設計人員可以使用多種加密方法來保護該文件。霍斯特·戈茨IT安全研究所和馬克斯·普朗克安全與隱私研究所的研究團隊成功突破了FPGA比特流的這些加密障礙。
比特流結構概述。圖片由HorstGörtzIT安全研究所提供
如果黑客能夠重新獲得這些研究人員的努力，他們將完全控制FPGA和以FPGA為核心的終端設備。此外，他們可以將硬件Trojan插入FPGA並竊取其中擁有的任何知識產權。
賽靈思也認識到加密比特流在安全性中的重要地位。在應用筆記中，Xilinx提供了逐步指南，以使用Xilinx的Vivado設計套件將加密的比特流生成並編程到Xilinx 7系列FPGA中。
破解比特流加密
Xilinx的7系列FPGA數據表中描述，“除了XC7S6和XC7S15外，所有7系列FPGA都可以使用256位AES加密和HMAC/SHA-256認證來保護包含敏感客戶IP的FPGA位流，以防止未經授權的設計複製。”
但是，當FPGA的更新和備份功能顯示了一個網關時，研究人員可以通過該網關在線配置時更改加密的比特流，從而使研究人員能夠突破這些安全措施。在這個配置過程中，研究人員將解密的信息重新路由到一個“WBSTAR配置寄存器”。一旦研究人員點擊重置，他們就可以讀出內容。
攻擊比特流的描述。圖片由HorstGörtzIT安全研究所提供
可以在他們發表的研究論文d "The Unpatchable Silicon: A Full Break of the Bitstream Encryption of Xilinx 7-Series FPGAs." 中閱讀該研究團隊“白帽黑客”方法的全部詳細信息。
論文鏈接：
https://www.usenix.org/system/files/sec20fall_ender_prepub.pdf
根據HorstGörtzInstitute的Amir Moradi的說法，“我們向Xilinx通報了此漏洞，隨後在漏洞披露過程中密切合作。此外，該漏洞在製造商的最新系列中不可能出現。”
儘管這個特定問題與FPGA製造商最相關，但這些教訓對於整個行業的安全專家來說無疑是有價值的。
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