Verbundprojekt: Neuartige sichere Elektronikkomponenten für die "Chain of Trust" - VE-ASCOT

Abstract

Ziel von VE-ASCOT war die Anwendung und Weiterentwicklung einer Chain of Trust-Plattform, die auf einem eingebetteten Vertrauensanker basiert. Damit sollte eine vertrauenswürdige Produktionskette sowie eine sichere Inbetriebnahme von Halbleiterkomponenten auf spezifischen Hardware-Plattformen ermöglicht werden. Die Vertrauenswürdigkeit der Plattform wurde durch ein Secure Element, nicht klonbare Identitätsmerkmale und optional ein Backend-System gewährleistet, das Sicherheitsdienste wie Zertifikatsmanagement im Fertigungs- und Lifecycle-Prozess unterstützt. Wibu-Systems entwickelte verschiedene Methoden zur Bildung einer digitalen Identität (DID) während der Inbetriebnahme, welche modular mit Hilfe des Chain of Trust Secure Elements (CoT-SE) aus Identitäten weiterer Sicherheitsbausteine wie TPM oder DICE abgeleitet werden sollte. Ein „Fingerprint-Baukasten“ ermöglichte verschiedene Optionen zur Implementierung der Hardware-Plattform-ID. Zudem wurden CoT-SE-Fingerprints und TPM-DICE-Attestation verglichen. Wesentliche Ergebnisse:

Für die Forschungsplattform wurde ein komplexer FPGA-Demonstrator mit erweiterter Sensorik entwickelt, gefertigt und in Betrieb genommen Messoptionen zum Hardware-Fingerprinting wurden implementiert, TPM/POK- und DC-Fingerprinting auf dem SPI-Bus erfolgreich demonstriert. Charakterisierung des Bootvorgangs mit ML/KI ermöglichte die Erkennung von Störungen durch unbefugte Eingriffe. Ein umfassender Merkmalskatalog entstand, Kombinationen der Merkmale führten zu einzigartigen digitalen Identitäten (DID). Hardware-Merkmale im TPM wurden bei der TCG eingereicht; veränderbare Merkmale können den Schutz weiter erhöhen. Der Demonstrator für Embedded Sensor Systeme wurde von Siemens prototypisch aufgebaut. Präsentationen und Live-Demos erfolgten auf der Embedded World 2024 und weiteren Veranstaltungen. Die Chain of Trust wurde weiterentwickelt, über 20 wissenschaftliche Veröffentlichungen entstanden.

The goal of VE-ASCOT was the application and further development of a Chain of Trust platform based on an embedded trust anchor. This would enable a trusted production chain and secure commissioning of semiconductor components on specific hardware platforms. The trustworthiness of the platform was ensured by a Secure Element, non-clonable identity credentials, and optionally a backend system that supports security services such as certificate management during the manufacturing and lifecycle processes. Wibu-Systems developed various methods for creating a digital identity (DID) during commissioning, which was to be derived modularly from identities of other security building blocks such as TPM or DICE using the Chain of Trust Secure Element (CoT-SE). A "fingerprint toolkit" enabled various options for implementing the hardware platform ID. CoT-SE fingerprints and TPM-DICE attestation were also compared. Key results:

A complex FPGA demonstrator with advanced sensor technology was developed, manufactured, and commissioned for the research platform. Measurement options for hardware fingerprinting were implemented, and TPM/POK and DC fingerprinting on the SPI bus were successfully demonstrated. Characterization of the boot process using ML/AI enabled the detection of disruptions caused by unauthorized access. A comprehensive catalog of features was created, and combinations of features led to unique digital identities (DIDs). Hardware features in the TPM were submitted to the TCG; changeable features can further increase protection. A prototype of the demonstrator for embedded sensor systems was built by Siemens. Presentations and live demos took place at Embedded World 2024 and other events. The Chain of Trust was further developed, and over 20 scientific publications were produced.