Cerrando la brecha en la seguridad del hardware

En los últimos años, la importancia de asegurar los Diseños de hardware ha crecido. Los expertos en seguridad de hardware utilizan métodos de Verificación formal para identificar debilidades en los diseños. Sin embargo, hay un problema: no hay suficientes Propiedades de Seguridad disponibles públicamente para ayudar con esta verificación. Piensa en las propiedades de seguridad como la "lista de cosas por hacer" que ayuda a los ingenieros a encontrar errores en los diseños. Sin una lista clara, es como tratar de encontrar el camino en la oscuridad.

#El Problema

Los investigadores tienen un montón de diseños de hardware de código abierto y herramientas para buscar fallos de seguridad, pero la información necesaria para verificar estos diseños de manera efectiva está ausente. Esta falta de información dificulta que los investigadores puedan replicar estudios anteriores y puede ralentizar el progreso. Es como tener un libro de cocina pero faltando las instrucciones para un plato clave. Puedes tener los ingredientes, ¡pero buena suerte tratando de averiguar cómo hacerlo funcionar!

#Contribuciones al Campo

Para llenar este vacío, un grupo de investigadores se ha propuesto proporcionar propiedades de seguridad para varios diseños comunes. Su trabajo incluye cuatro diseños específicos: OR1200, PULPissimo, CVA6 y OpenPiton SoCs. Cada conjunto de propiedades está claramente etiquetado con detalles sobre fallos de seguridad conocidos. Además, han compartido un método para crear estas propiedades para ayudar a otros a empezar a crear las suyas. Este enfoque no se trata solo de encontrar errores; se trata de iluminar todo el proceso.

#Explorando Diseños Específicos

#OR1200

El OR1200 es un diseño que ha estado por ahí un tiempo. Con un historial de uso para evaluación, este procesador tiene algunos errores documentados. El grupo de investigación creó un punto de referencia que muestra estos errores y ofrece un conjunto de propiedades destinadas a reconocerlos. Introducen 71 propiedades que señalan varios fallos conocidos, facilitando la identificación y solución de problemas. ¡Es como tener un manual de reparación que te dice exactamente qué tornillos revisar!

#PULPissimo SoC

A continuación está PULPissimo, que se presentó en la competencia Hack@DAC 2018. Este SoC tiene su propia colección de errores, tanto diseñados como algunos que los competidores añadieron por diversión. Los investigadores produjeron 20 propiedades dirigidas a 31 fallos conocidos. Incluso incluyeron capturas del diseño utilizado para desarrollar estas propiedades. Piensa en ello como una foto de antes y después de un diseño que se está limpiando.

#CVA6 SoC

Siguiendo de cerca está el CVA6 SoC, que ha visto un aumento en popularidad en la comunidad de investigación. Los diseños de las competencias Hack@DAC 2019 y 2021 tenían 66 y 99 errores, respectivamente. De nuevo, utilizando descripciones de errores conocidos, los investigadores crearon propiedades para identificar estos fallos. Al proporcionar 11 y 20 propiedades para cada uno de estos diseños, ampliaron las herramientas disponibles para análisis de seguridad. ¡Es como darle a alguien un mapa para una búsqueda del tesoro!

#OpenPiton SoC

El OpenPiton SoC también merece una mención. Con varios errores documentados, los investigadores tenían como objetivo proporcionar propiedades de seguridad similares para ayudar a encontrar fallos. Tener una colección de propiedades asociadas a cada error ayuda a mejorar la fiabilidad del diseño. Es como tener una lista de verificación que asegura que no te olvides de ningún paso esencial en un proceso.

#La Importancia de Documentar Propiedades

Los investigadores no solo crearon estas propiedades. Documentaron sus métodos y los desafíos que enfrentaron. Escribir propiedades de seguridad no es tarea fácil. A menudo es un proceso iterativo que requiere profundizar en los diseños y entender la arquitectura intrincada. La esperanza es que al compartir su enfoque, otros puedan contribuir a la creación de nuevas propiedades. Es un esfuerzo colaborativo, como una cena de potluck donde cada uno lleva un plato.

#Desafíos en la Escritura de Propiedades

Uno de los desafíos mencionados en esta investigación es que las propiedades creadas para una versión de diseño pueden no aplicarse a versiones más nuevas. A medida que los diseños evolucionan, incluso cambios sutiles en el nombre o el tiempo pueden causar confusión. Los investigadores proporcionaron versiones de instantáneas de sus diseños para combatir este problema. Es como enviar una postal de tus vacaciones para recordar a los amigos sobre tu fantástico viaje.

Además, las descripciones de errores a veces pueden llevar a los investigadores por el camino equivocado. Pueden señalar un área específica de un diseño que parece prometedora pero que resulta no ser relevante. Se necesita un entendimiento agudo del diseño para navegar a través de las complejidades del hardware. Esto es un poco como seguir un mapa del tesoro que te lleva a un cofre de tesoro falso en lugar del verdadero.

#Creando un Repositorio Abierto

Los investigadores han puesto sus propiedades y la información del diseño a disposición a través de un repositorio abierto. Esto permite a otros acceder a los recursos que necesitan para entender y contribuir al esfuerzo continuo de hacer que los diseños de hardware sean más seguros. Fomentan la Colaboración y dan la bienvenida a solicitudes de incorporación de miembros de la comunidad. ¡Es como abrir tu garaje a los vecinos para un proyecto de bricolaje: todos son bienvenidos a participar!

#Un Estudio de Caso en Reproducibilidad

Una de las contribuciones más significativas de este trabajo es el énfasis en la reproducibilidad. Cuando faltan propiedades, se vuelve complicado para otros investigadores repetir experimentos y validar resultados. Su estudio de caso utilizando el diseño PULPissimo de Hack@DAC 2018 ilustra los obstáculos que se enfrentan cuando no se comparten propiedades. Diferentes grupos de investigación pueden terminar con resultados distintos simplemente porque carecen del mismo conjunto de propiedades. ¡Es la diferencia entre jugar al Monopoly con las reglas reales en lugar de una mezcla de reglas caseras!

#El Desafío de Escribir Buenas Propiedades

Escribir propiedades efectivas es un desafío. Hay muchas variables en juego, y dos grupos diferentes pueden crear propiedades completamente distintas para la misma descripción de error. Esta variación crea una barrera para comparar resultados de investigación. Los investigadores enfrentaron este problema cuando intentaron replicar hallazgos de otro artículo que evaluaba el mismo diseño. A pesar de usar las mismas herramientas y diseño, tuvieron diferentes resultados.

La conclusión final es que, sin un conjunto estandarizado de propiedades, el camino hacia la verificación del hardware está lleno de giros y vueltas. Por eso la contribución de una base de datos abierta de propiedades es crucial. Proporciona un punto de partida compartido para los investigadores, haciendo que la colaboración sea más fácil y fomentando el progreso en el campo.

#El Papel de los Recursos de Código Abierto

Existen varias bases de datos que ayudan a los investigadores en sus búsquedas, pero a menudo carecen de profundidad. Por ejemplo, recursos como TrustHub proporcionan algo de información sobre la seguridad del hardware, pero no cubren todos los aspectos de la verificación. La Base de Datos de Propiedades/Reglas de Seguridad que existe tiene propiedades limitadas para varios diseños, pero es solo una gota en el mar de lo que se necesita.

Mientras tanto, la base de datos Common Weakness Enumeration (CWE) ofrece una lista categorizada de fallos comunes. Este recurso es útil al crear propiedades formales. Los investigadores pueden consultarlo para orientarse en sus esfuerzos. ¡Es como tener un manual de seguridad mientras trabajas en un proyecto: siempre es bueno tenerlo cerca!

#Mirando Hacia Adelante

A medida que la tecnología sigue desarrollándose, la necesidad de diseños de hardware seguros solo crecerá. Esta investigación tiene como objetivo proporcionar una base para crear y compartir propiedades de seguridad que puedan usarse para mejorar los procesos de verificación. La esperanza es que, trabajando juntos y compartiendo conocimientos, la comunidad pueda abordar los desafíos de la seguridad del hardware de manera más eficaz.

Imagina un mundo donde los diseños de hardware son tan seguros como pueden ser, y los investigadores tienen fácil acceso a todas las herramientas e información necesarias para verificarlos. Es un futuro brillante, y todos están invitados a unirse en la búsqueda de una mejor seguridad en el diseño de hardware.

En conclusión, aunque el camino puede tener baches y desvíos, el esfuerzo por crear un repositorio de código abierto de propiedades de seguridad allanará el camino para viajes más suaves. Al compartir conocimientos y fomentar la colaboración, podemos avanzar con confianza, listos para enfrentar cualquier desafío de seguridad del hardware que venga. ¡Así que agarra tus herramientas, sube las mangas, y pongámonos a trabajar para construir un futuro de hardware más seguro juntos!