M2354错误注入攻击(Fault Injection Attack)防护
摘要(abstract)
就在全球行动运算ip大厂arm推出它的新隔离技术trsutzone™不久，黑客界就顺势推出其针对该架构所发表的攻击，并号称能够绕过trustzone™的保护，姑且不论黑客最终是否能够靠该破解取得任何实质的信息或利益，我们所能够知道的是，黑客所使用的方法，就是一般广为信息安全所知的故障注入攻击方式，由于这种攻击方式具有简单、低成本、设备取得容易等优点，所以广为黑客们所使用，甚至市面上也有专门的套件贩卖。
既然有攻击就会有对应的防护，而防护的方法简单可分为软件防护与硬件防护。针对故障注入的软件防护，需要先分析出可能的弱点，并针对这些弱点，进行对应的软件开发与防护，这对软件工程人员来说，需要相当专业的信息安全知识与技能才能够做到。
而使用具有硬件防护的设备，对错误注入攻击的防护，在软件开发上则相对简单很多，由于mcu在设计时，就已经将错误攻击的防护考虑进硬件的设计当中，相当于产品应用中所需的信息安全专业技术，已经内嵌到硬件里面了，接下来软件工程师所需要的就只是打开它们，就能够很好的防护故障注入攻击，相对而言轻松许多，且最大程度的避免软件疏失而造成安全漏洞。
错误注入攻击的硬件防护
当产品的执行条件，超出了原本预设的规范，将使产品的运行出错，如果能够限缩这样的执行条件出现在特定的时间，且只持续一段极短的时间，便足以能够让产品在执行特定指令的时候出错，而其它指令又能够正常的执行，这便是所谓的错误注入攻击，常见的方式，是通过短暂地超出半导体组件运行规范的电压、频率来进行攻击， 因此就防护而言，只要能够有效地侦测到不正常的电压与频率，就可以实时的进行应对，实时阻断攻击。
为了保证硬件能够随时有效的应对攻击，侦测硬件必须被独立于平常工作的电路之外，拥有自己的供电、频率系统，以避免外来的攻击同时瘫痪掉侦测电路，除此之外，侦测电路也要能够直接控制关键硬件，使其自动进行必要的保护动作，例如清除内存内的秘钥等，以避免因为错误注入产生的软件错误，而无法正常进行被攻击时的关键处置。
figure 1: tamper侦测来自电压、频率的攻击，并通知cpu与直接触发key store保护机制。
电压与频率攻击与处置
m2354在错误注入防护硬件上，涵盖了各种不同的电压与频率攻击方式，并依此设计了应对的方式，列表如下:
侦测方式 一般状况 受攻击状态 保护方式
使用eadc侦测vdd 1.62v ~ 3.6v 1.62v ~ 3.6v以外的电压 软件介入
高电压侦测 vdd = 4.0v 硬件中断并触发默认动作
低压突破侦测 使用者设定容错范围 超出设定的容错范围 硬件中断并触发默认动作
vbat电压侦测 rtc正常运作 vbat低电压 硬件中断并触发默认动作
掉电侦测 ldo_cap在预设的高低压界线内 ldo_cap超出预设的高低压界线之外 硬件中断并触发默认动作
高速外部频率失效侦测 频率源稳定并持续 频率源消失 硬件自动切换内部频率源
低速外部频率失效侦测 频率源稳定并持续 频率源消失 硬件自动切换内部频率源
高速外部频率监测 频率落于默认范围内 频率超出默认范围 由中断来通知软件介入
低速外部频率监测 频率落于默认范围内 频率超出默认范围 硬件中断并触发默认动作
上表中的”默认动作”，可以只是软件介入，也可以是强制的系统重置或是强制的清除所有key store所存储的秘钥。
总结
对于微控制器产品而言，错误注入攻击确实是一个简单、有效又低成本的攻击，这也造成了这种攻击经常被黑客所利用，为了保护产品内的重要信息，对于这种攻击的防护势在必行。然而纯粹以软件的方式来进行防护，除了需要有信息安全专业的工程师外，更必须有一套严谨的检查机制来防止人为的疏漏，相对而言，建构在硬件侦测的防护方式，工程师只要打开所有的硬件防护，设定相应的动作，就可以完整的防止来自于电源与频率的攻击，硬件防护要显得容易得多。
因此，利用m2354的错误注入攻击防护设计，可以让使用者可以更专心的在产品功能的开上，不用为了信息安全的保护，增加太多额外的工作，减少了开发防护机制额外增加的时间与成本。
单片机视频教程04：流水灯
华为P11渲染图曝光：高颜值、高性能，最美华为手机当之无愧
关于RFID射频识别技术在物资跟踪方面的应用
科技十足的健身房智能魔镜让健身变得乐趣十足
如何在树莓派Pico上使用HC-SR04超声波测距模块呢？
M2354错误注入攻击(Fault Injection Attack)防护
触摸屏结合PLC在闭环控制变频节能系统中的应用
微软即将推出的Android驱动的Surface Duo
棉纺织设备中变频调速技术的应用探讨
如何简单地检查笔记本？
R类音频功率放大器CS83501E
液压系统有气怎么排除_液压系统进入空气故障排查
未来十年的逻辑工艺演进方向
PART1元器件健康状况面板及BOM查看器
微软飞利浦在放射诊断领域展开合作
具有极品音色的2X60W纯A类混合功放
九月预计上市 Windows 10秋季创意者更新版本号确定1709
高端市场PK！vivoXplay6的产品可用性齐名三星S8
【人工智能新基建系列3之2】智能影像辨识
eda的应用领域 EDA技术的作用及特点
就在全球行动运算ip大厂arm推出它的新隔离技术trsutzone™不久，黑客界就顺势推出其针对该架构所发表的攻击，并号称能够绕过trustzone™的保护，姑且不论黑客最终是否能够靠该破解取得任何实质的信息或利益，我们所能够知道的是，黑客所使用的方法，就是一般广为信息安全所知的故障注入攻击方式，由于这种攻击方式具有简单、低成本、设备取得容易等优点，所以广为黑客们所使用，甚至市面上也有专门的套件贩卖。
既然有攻击就会有对应的防护，而防护的方法简单可分为软件防护与硬件防护。针对故障注入的软件防护，需要先分析出可能的弱点，并针对这些弱点，进行对应的软件开发与防护，这对软件工程人员来说，需要相当专业的信息安全知识与技能才能够做到。
而使用具有硬件防护的设备，对错误注入攻击的防护，在软件开发上则相对简单很多，由于mcu在设计时，就已经将错误攻击的防护考虑进硬件的设计当中，相当于产品应用中所需的信息安全专业技术，已经内嵌到硬件里面了，接下来软件工程师所需要的就只是打开它们，就能够很好的防护故障注入攻击，相对而言轻松许多，且最大程度的避免软件疏失而造成安全漏洞。
错误注入攻击的硬件防护
当产品的执行条件，超出了原本预设的规范，将使产品的运行出错，如果能够限缩这样的执行条件出现在特定的时间，且只持续一段极短的时间，便足以能够让产品在执行特定指令的时候出错，而其它指令又能够正常的执行，这便是所谓的错误注入攻击，常见的方式，是通过短暂地超出半导体组件运行规范的电压、频率来进行攻击， 因此就防护而言，只要能够有效地侦测到不正常的电压与频率，就可以实时的进行应对，实时阻断攻击。
为了保证硬件能够随时有效的应对攻击，侦测硬件必须被独立于平常工作的电路之外，拥有自己的供电、频率系统，以避免外来的攻击同时瘫痪掉侦测电路，除此之外，侦测电路也要能够直接控制关键硬件，使其自动进行必要的保护动作，例如清除内存内的秘钥等，以避免因为错误注入产生的软件错误，而无法正常进行被攻击时的关键处置。
figure 1: tamper侦测来自电压、频率的攻击，并通知cpu与直接触发key store保护机制。
电压与频率攻击与处置
m2354在错误注入防护硬件上，涵盖了各种不同的电压与频率攻击方式，并依此设计了应对的方式，列表如下:
侦测方式 一般状况 受攻击状态 保护方式
使用eadc侦测vdd 1.62v ~ 3.6v 1.62v ~ 3.6v以外的电压 软件介入
高电压侦测 vdd = 4.0v 硬件中断并触发默认动作
低压突破侦测 使用者设定容错范围 超出设定的容错范围 硬件中断并触发默认动作
vbat电压侦测 rtc正常运作 vbat低电压 硬件中断并触发默认动作
掉电侦测 ldo_cap在预设的高低压界线内 ldo_cap超出预设的高低压界线之外 硬件中断并触发默认动作
高速外部频率失效侦测 频率源稳定并持续 频率源消失 硬件自动切换内部频率源
低速外部频率失效侦测 频率源稳定并持续 频率源消失 硬件自动切换内部频率源
高速外部频率监测 频率落于默认范围内 频率超出默认范围 由中断来通知软件介入
低速外部频率监测 频率落于默认范围内 频率超出默认范围 硬件中断并触发默认动作
上表中的”默认动作”，可以只是软件介入，也可以是强制的系统重置或是强制的清除所有key store所存储的秘钥。
总结
对于微控制器产品而言，错误注入攻击确实是一个简单、有效又低成本的攻击，这也造成了这种攻击经常被黑客所利用，为了保护产品内的重要信息，对于这种攻击的防护势在必行。然而纯粹以软件的方式来进行防护，除了需要有信息安全专业的工程师外，更必须有一套严谨的检查机制来防止人为的疏漏，相对而言，建构在硬件侦测的防护方式，工程师只要打开所有的硬件防护，设定相应的动作，就可以完整的防止来自于电源与频率的攻击，硬件防护要显得容易得多。
因此，利用m2354的错误注入攻击防护设计，可以让使用者可以更专心的在产品功能的开上，不用为了信息安全的保护，增加太多额外的工作，减少了开发防护机制额外增加的时间与成本。
单片机视频教程04：流水灯
华为P11渲染图曝光：高颜值、高性能，最美华为手机当之无愧
关于RFID射频识别技术在物资跟踪方面的应用
科技十足的健身房智能魔镜让健身变得乐趣十足
如何在树莓派Pico上使用HC-SR04超声波测距模块呢？
M2354错误注入攻击(Fault Injection Attack)防护
触摸屏结合PLC在闭环控制变频节能系统中的应用
微软即将推出的Android驱动的Surface Duo
棉纺织设备中变频调速技术的应用探讨
如何简单地检查笔记本？
R类音频功率放大器CS83501E
液压系统有气怎么排除_液压系统进入空气故障排查
未来十年的逻辑工艺演进方向
PART1元器件健康状况面板及BOM查看器
微软飞利浦在放射诊断领域展开合作
具有极品音色的2X60W纯A类混合功放
九月预计上市 Windows 10秋季创意者更新版本号确定1709
高端市场PK！vivoXplay6的产品可用性齐名三星S8
【人工智能新基建系列3之2】智能影像辨识
eda的应用领域 EDA技术的作用及特点