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Microchip Technology Inc. FPGA業(yè)務(wù)部 技術(shù)主管 Tim Morin 什么情況下網(wǎng)絡(luò)安全問題會變成物理安全問題？換句話說，什么情況下半導體必須具有內(nèi)置篡改檢測器？ 在廣泛的非國防市場，有些人認為網(wǎng)絡(luò)安全完全可以滿足他們的需求。畢竟，他們設(shè)置了柵欄、大門、警衛(wèi)、攝像頭和防火墻，并且由他們自己的員工來制造和/或生產(chǎn)自己的系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了“物理”安全。這可能就足夠了。但大家捫心自問，在什么條件下任何人（可能是員工）都可以訪問一臺設(shè)備，他們的哪些做法可使設(shè)備所具備的功能被利用或被秘密提��？ 這勢必需要公司回答以下問題：我的供應(yīng)鏈管理是否安全？設(shè)備或貨物是否曾“丟失”？設(shè)備如何停用？誰負責維修設(shè)備，設(shè)備如何升級？“誰可以在設(shè)備的使用壽命期間訪問該設(shè)備，他們可以如何處理該設(shè)備？”這些問題的答案將有助于推動組織的決策過程。 下面是需要考慮的關(guān)鍵安全主題： 生產(chǎn)（制造印刷電路板）、配置和測試 • 在任何非易失性器件的編程過程中，公司是否使用了經(jīng)過哈希運算且已簽名的映像？是否存在記錄已配置內(nèi)容、已配置的電路板數(shù)量以及未通過出廠測試的電路板數(shù)量的可審核日志？這些日志是否經(jīng)過哈希運算且已簽名？ • 是否禁止了調(diào)試端口？ 發(fā)貨給客戶 • 組織能否對發(fā)貨件數(shù)與客戶收到的件數(shù)進行核對？大多數(shù)客戶會立即說“嘿，少了一件！”。但是，如果客戶因為某種原因丟失了一件，該怎么辦？這家公司不得不假定有一件設(shè)備流落在外。 • 公司及其客戶能否驗證交付設(shè)備的完整性？他們能否驗證設(shè)備在運輸過程中未遭到篡改？ 已部署設(shè)備 • 設(shè)備上是否有防篡改密封？ • 是否只允許獲得授權(quán)的技術(shù)人員維修設(shè)備？ • 是否允許遠程更新？ o 如果允許，經(jīng)過驗證后，這些映像是否是完整的和真實的？ o 是否有適當?shù)臋C制來防止回滾？ • 設(shè)備停用時是否執(zhí)行零值化？是否使其無法操作？是否將其銷毀？ 如果對上述任何一個問題的回答都是“否”，那么組織應(yīng)該認真考慮內(nèi)置防篡改對策的半導體，這樣他們便可根據(jù)設(shè)備在其生命周期內(nèi)可能出現(xiàn)的風險情況為其量身定制篡改響應(yīng)。例如，F(xiàn)PGA產(chǎn)品應(yīng)該具有可用于定制威脅響應(yīng)的多種防篡改功能（圖1）。示例包括： • 足夠數(shù)量的數(shù)字篡改標志 • 多個模擬窗口電壓檢測器，可為您提供每個關(guān)鍵電源（Vdd、Vdd18和Vdda25）的高/低跳變點 • 數(shù)字窗口溫度，可為您提供高/低管芯溫度 • 來自內(nèi)置溫度檢測器的原始電壓和溫度值 • 系統(tǒng)控制器慢速時鐘，用于指示系統(tǒng)控制器的欠壓條件 • 數(shù)字總線（至少5位），用于指示器件復位源（已觸發(fā)DEVRST引腳、篡改宏輸入、系統(tǒng)控制器看門狗和安全鎖定篡改檢測器，以及任何其他復位） 
圖1. Microchip PolarFire FPGA和PolarFire SoC FPGA器件的設(shè)計和數(shù)據(jù)安全屬性 篡改檢測和響應(yīng) 在對FPGA設(shè)計的篡改宏進行實例化時，應(yīng)該可以使用多種類型的篡改標志。每個標志都有自己的用途：
響應(yīng)與檢測同等重要。如果在單個事件、一系列事件或其中的任何事件組合發(fā)生期間，公司決定因未經(jīng)授權(quán)的篡改而采取行動，則隨著時間的推移，應(yīng)針對事件對響應(yīng)進行調(diào)整�；蛘撸M織可以打擊違例行為，強化安全部分。示例包括： IO禁止 禁止所有用戶IO。將IO重置為由其SEU抗擾配置位定義的狀態(tài)。專用（JTAG、SPI和XCVR等）IO或未通過配置位配置的IO除外。只要將IO_DISABLE置為有效，即會禁止IO。 安全鎖定 所有用戶鎖都設(shè)置為其鎖定狀態(tài)。 復位 向系統(tǒng)控制器發(fā)送復位信號以開始掉電和上電周期。 零值化 將任何或所有配置存儲元件清零并進行驗證。將內(nèi)部易失性存儲器（例如LSRAM、uSRAM和系統(tǒng)控制器RAM）清零并進行驗證。零值化完成后，可以使用JTAG/SPI從指令檢索零值化證書，以確認零值化過程成功。如果使能系統(tǒng)控制器掛起模式，則此篡改響應(yīng)不可用。用戶可以選擇在零值化后進入兩種不同的狀態(tài)： • 出廠狀態(tài)——器件恢復到交付前的狀態(tài)。 • 不可恢復。甚至公司也無法訪問器件的內(nèi)部。 零值化完成后，可以通過專用JTAG/SPI端口導出零值化證書，向外部實體保證器件確實已執(zhí)行零值化。 在當今競爭激烈的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)安全還遠遠不夠。公司制造的設(shè)備有可能會落入其競爭對手和危險分子的手中。半導體產(chǎn)品必須具有各種內(nèi)置的防篡改功能，組織可以利用這些功能來定制其對這些威脅的響應(yīng)。如需了解更多信息，請訪問https://www.microchip.com/en-us/products/fpgas-and-plds |
