Sicherheit für Embedded-Geräte mit PACCOR4ESP verbessern

Eingebettete Geräte sind kleine Computer, die Teil grösserer Systeme sind und oft in Branchen wie Gesundheitswesen, Automobil und Hausautomation eingesetzt werden. Diese Geräte müssen sicher sein, da sie anfällig für verschiedene Angriffe, wie Änderungen an ihrer Software oder Hardware, sein können. Um sie zu schützen, gibt es einen Prozess namens Geräteattestierung, der überprüft, dass ein Gerät funktioniert, wie es sollte und nicht manipuliert wurde. Dieser Prozess ist entscheidend, um sicherzustellen, dass diese Geräte sicher und geschützt arbeiten können.

#Hintergrund

#Was sind Plattformattributzertifikate?

Plattformattributzertifikate (PACs) werden verwendet, um Informationen über die Sicherheitsmerkmale eines Geräts zu speichern. Sie sind offizielle Dokumente, die einen Nachweis darüber erbringen, was ein Gerät ist und was es sicher tun kann. Denk an ein PAC wie an einen digitalen Ausweis für ein eingebettetes Gerät, der seine wichtigsten Merkmale auflistet, die helfen, seine Integrität zu bestätigen.

#Erstellung von PACs

Die Erstellung von PACs erfolgt durch ein Tool namens Platform Attribute Certificate Creator (PACCOR). Dieses Tool hilft sicherzustellen, dass die Informationen in den PACs korrekt und nach bestimmten Standards sind. PACCOR verfolgt Änderungen, die im Laufe der Zeit am Gerät vorgenommen werden, sodass eine kontinuierliche Verifizierung des Sicherheitsstatus möglich ist.

#Bestehende Herausforderungen

#Verwundbarkeiten in eingebetteten Geräten

Eingebettete Geräte werden in vielen kritischen Anwendungen eingesetzt, sind aber oft ein Ziel für Angreifer. Diese Geräte können betroffen sein von:

• Firmware-Modifikation: Ein Angreifer könnte die Software ändern, die auf dem Gerät läuft.
• Physische Angriffe: Wenn jemand physischen Zugriff hat, könnte er die Hardware verändern.
• Netzangriffe: Geräte, die mit dem Internet verbunden sind, sind anfällig für Remote-Hacking.

Diese Verwundbarkeiten machen es entscheidend, robuste Methoden zur Verifizierung der Integrität dieser Geräte zu haben.

#Einschränkungen der aktuellen Attestierungsmethoden

Aktuelle Methoden zur Geräteattestierung konzentrieren sich oft auf bestimmte Sicherheitsaspekte, wie die Software, die auf dem Gerät läuft. Sie berücksichtigen möglicherweise nicht alle möglichen Hardware- und Softwarekonfigurationen, was zu Sicherheitslücken führen kann. Ausserdem basieren viele dieser Methoden auf teurerer Hardware, was sie unpraktisch für kleinere oder weniger leistungsfähige Geräte macht.

#Einführung von PACCOR4ESP

#Was ist PACCOR4ESP?

PACCOR4ESP ist eine Erweiterung des bestehenden PACCOR-Tools, das speziell für den ESP32-Mikrocontroller entwickelt wurde. Dieser Mikrocontroller ist aufgrund seiner Erschwinglichkeit und Benutzerfreundlichkeit in IoT-Projekten beliebt. PACCOR4ESP zielt darauf ab, die Sicherheit dieser Geräte zu verbessern, indem es eine umfassende Möglichkeit bietet, sowohl Hardware- als auch Softwaremerkmale zu verifizieren.

#Funktionen von PACCOR4ESP

PACCOR4ESP sammelt automatisch wichtige Daten vom ESP32 und erstellt ein PAC, das Folgendes enthält:

• Firmware-Hash: Ein einzigartiger Identifikator für die Software des Geräts.
• Bootloader-Hash: Eine Überprüfung, um sicherzustellen, dass der Bootvorgang sicher ist.
• GPIO-Pin-Konfiguration: Informationen zu den allgemeinen Eingangs-/Ausgangspins, die für das Gerätemanagement wichtig sind.
• Verweis auf den Bestätigungsschlüssel des sicheren Elements: Ein Bestandteil, der bei der Schlüsselverwaltung hilft.

Durch die Integration dieser Funktionen verbessert PACCOR4ESP die Zuverlässigkeit der Attestierungsprozesse.

#Wie PACCOR4ESP funktioniert

#Der Attestierungsprozess

Der Attestierungsprozess mit PACCOR4ESP umfasst mehrere Schritte:

1. Anforderung: Der Prüfer fragt das ESP32-Gerät nach seinem aktuellen Zustand.
2. Datensammlung: Das ESP32 sammelt die relevanten Sicherheitsinformationen über seine Hardware und Software.
3. PAC-Erstellung: Die gesammelten Daten werden verwendet, um ein PAC zu erstellen, das die Integrität des Geräts zusammenfasst.
4. Vergleich: Das neu generierte PAC wird mit einem zuvor gespeicherten Basis-PAC verglichen, um nach nicht autorisierten Änderungen zu suchen.

#Sicherheitsüberlegungen

PACCOR4ESP hilft, verschiedene Angriffe zu erkennen, indem es nach Änderungen in:

• Firmware: Änderungen können leicht erkannt werden, da der Firmware-Hash anders sein wird.
• GPIO-Pins: Änderungen in den Pin-Konfigurationen können auf Manipulation hinweisen.
• Gesamtzustand des Geräts: Eine Abweichung in einem Teil des PAC im Vergleich zur Basis wird auf einen potenziellen Sicherheitsvorfall hinweisen.

#Vorteile der Verwendung von PACCOR4ESP

#Leichte Sicherheitsmassnahmen

PACCOR4ESP ist so konzipiert, dass es effizient auf ressourcenarmen Geräten wie dem ESP32 arbeitet. Seine leichte Natur ermöglicht es, notwendige Sicherheitsprüfungen durchzuführen, ohne das System des Geräts zu überlasten.

#Kosten-Effektivität

Die Einbindung von PACs bietet eine sichere Möglichkeit zur Attestierung von Geräten, ohne teure Hardware zu benötigen. Das sichere Element, das in diesem Prozess verwendet wird, wie das ATECC608B, ist erschwinglich und effizient, was die weit verbreitete Nutzung in verschiedenen Anwendungen erleichtert.

#Standardisierung

Die Verwendung von PACs stimmt mit den Branchenstandards überein, sodass verschiedene Geräte miteinander kommunizieren und gegenseitige Integrität überprüfen können, unabhängig von ihrem Hersteller. Diese Standardisierung ist entscheidend in heterogenen Umgebungen, in denen Geräte verschiedener Unternehmen nahtlos zusammenarbeiten.

#Integration mit aktuellen Rahmenwerken

#Remote Attestation Systems (RAS)

PACCOR4ESP kann in bestehende Systeme wie RAS integriert werden, die oft ein robusteres Gerät für sichere Validierung erfordern. Durch die Ermöglichung von kleineren Geräten, an RAS teilzunehmen, kann die Netzwerksicherheit verbessert werden, ohne weniger leistungsfähige Geräte auszuschliessen.

#Continuous Remote Attestation Framework (CRAFT)

CRAFT konzentriert sich auf Peer-to-Peer-Interaktionen zwischen Geräten. Durch die Einbindung von PACCOR4ESP kann dieser Rahmen zusätzliche Sicherheitsschichten gewinnen, selbst wenn die Geräte keinen zentralen Verifizierungspunkt haben.

#Scalable Embedded Device Attestation (SEDA)

In SEDA tauschen Geräte Attestierungszertifikate aus, um ihre Integrität zu gewährleisten. Durch die Hinzufügung von PACCOR4ESP können diese Geräte Hardwareinformationen in ihren Zertifikaten einbeziehen, was die Sicherheit über reine Softwareprüfungen hinaus verbessert.

#Fazit

PACCOR4ESP stellt einen bedeutenden Schritt vorwärts bei der Sicherung eingebetteter Geräte dar, insbesondere derjenigen, die den ESP32-Mikrocontroller verwenden. Durch die Bereitstellung einer umfassenden und standardisierten Methode zur Verifizierung der Geräteintegrität werden wichtige Verwundbarkeiten angesprochen und eine sicherere IoT-Landschaft gefördert. Der Ansatz ist kosteneffektiv und anpassungsfähig, was ihn für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet macht und sicherstellt, dass Geräte sicher in unterschiedlichen Umgebungen arbeiten und kommunizieren können. Mit weiteren Fortschritten kann dieser Ansatz auf andere Geräte skaliert werden, um die Sicherheit von eingebetteten Systemen weltweit weiter zu verbessern.