Als Hardwareentwickler oder Unternehmen möchten Sie Ihr geistiges Eigentum (IP) vor Missbrauch (durch Benutzer, Konkurrenten, Siliziumfabriken usw.) schützen. Wir werden uns damit beschäftigen, wie Sie während des Designprozesses einen solchen Schutz aufbauen können, der als Beweismittel zur Unterstützung der Strafverfolgung verwendet werden kann. Es wird erwartet, dass Sie die in Woche 1 behandelten Grundkenntnisse des digitalen Logikdesigns verstehen. Wir werden mehrere NP-schwere Probleme als Beispiele verwenden, um die Konzepte des IP-Schutzes zu veranschaulichen. Diese Probleme (Graph Vertex Coloring Problem und Graph Partitioning Problem) werden in der Vorlesung vorgestellt und Sie müssen das Konzept der NP-Vollständigkeit nicht kennen.

In dieser Woche lernen Sie die Grundlagen über physische Angriffe kennen: was sind physische Angriffe, wer sind die Angreifer, was sind ihre Beweggründe, wie können sie Ihr System angreifen (von der Hardware aus), welche Fähigkeiten/Werkzeuge/Ausrüstung brauchen sie, um Ihr System zu knacken usw. Sie werden auch erfahren, welche Gegenmaßnahmen es gibt. Sie erfahren, wie die Sicherheitsstufe des Systems und die Stufe der Manipulationssicherheit definiert werden und erhalten einige allgemeine Richtlinien, wie Sie Ihr System durch Design sicher machen können. Im zweiten Teil werden Sie eine nützliche mathematische Operation namens modulare Potenzierung kennenlernen. Sie wird in der modernen Kryptographie häufig verwendet, ist aber sehr rechenintensiv. Sie werden sehen, wie bei der Implementierung dieser Operation eine Sicherheitslücke entstehen kann, die die mathematisch soliden kryptographischen Primitive angreifbar macht. Dies wird auch wichtig sein, wenn Sie nächste Woche den Seitenkanalangriff lernen.

Diese Woche konzentrieren wir uns auf Seitenkanalangriffe (SCA). Wir werden uns eingehend mit den folgenden SCAs beschäftigen: Cache-Angriffe, Energieanalyse, Timing-Angriffe, Scan-Chain-Angriffe. Außerdem lernen wir die verfügbaren Gegenmaßnahmen aus den Bereichen Software, Hardware und Algorithmusdesign kennen.

Diese Woche befassen wir uns mit Hardware-Trojanern und dem Design vertrauenswürdiger integrierter Schaltkreise (IC). Hardware-Trojaner sind Hinzufügungen oder Modifikationen des Schaltkreises mit bösartigen Absichten. Sie sind zu einer der gefährlichsten und schwierigsten Bedrohungen für vertrauenswürdiges ID-Design geworden. Wir werden Hardware-Trojaner anhand verschiedener Kriterien klassifizieren, die Funktionsweise von Hardware-Trojanern erklären und anschließend einige der bestehenden Ansätze zu ihrer Erkennung vorstellen. Wir definieren vertrauenswürdige ICs als Schaltkreise, die genau das tun, was von ihnen verlangt wird, nicht weniger und nicht bösartiger als das. Wir werden dieses Konzept anhand der Analyse des Designraums veranschaulichen und verschiedene praktische Methoden zur Verhinderung von Hardware-Trojanern erörtern, die die Entwicklung vertrauenswürdiger ICs erleichtern können.

Dies ist die letzte Woche, in der wir uns mit einigen positiven Aspekten der Hardware-Sicherheit befassen werden. Wir beginnen mit dem Trust Platform Module (TPM), gefolgt von Physical Unclonable Functin (PUF) und FPGA-basiertem Systemdesign. Wir schließen mit einer kurzen Diskussion über die Rolle, die Hardware bei Sicherheit und Vertrauen spielt.