現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，簡(jiǎn)稱FPGA，是一種靈活可編程的計(jì)算機(jī)芯片，在計(jì)算終端中廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是非常安全的組件。
在一項(xiàng)聯(lián)合研究項(xiàng)目中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)FPGA芯片中隱藏著一個(gè)嚴(yán)重漏洞——Starbleed。
攻擊者可以通過(guò)該漏洞完全控制芯片及其功能。由于漏洞已集成到硬件中，因此只能通過(guò)更換芯片來(lái)消除安全風(fēng)險(xiǎn)。FPGA的制造商已經(jīng)被研究人員告知，并且已經(jīng)做出了反應(yīng)。
從云數(shù)據(jù)中心和移動(dòng)電話基站到加密的USB存儲(chǔ)器和工業(yè)控制系統(tǒng)，F(xiàn)PGA芯片可用于許多安全關(guān)鍵型應(yīng)用中。與具有固定功能的常規(guī)硬件芯片相比，它們的決定性優(yōu)勢(shì)在于其可重新編程性。
這種重新編程的可能性是存在的，因?yàn)镕PGA的基本組件及其互連可以自由編程。相反，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)芯片是硬連線的，因此專(zhuān)用于單一目的。FPGA的關(guān)鍵是比特流，該文件用于對(duì)FPGA進(jìn)行編程。
為了充分保護(hù)它免受攻擊，廠商通過(guò)加密方法保護(hù)比特流。但是來(lái)自HorstG?rtz研究所的Amir Moradi博士和Maik Ender博士與德國(guó)Bochum的Max Planck研究所的Christof Paar教授合作，成功解密了該受保護(hù)的比特流，獲得了訪問(wèn)文件內(nèi)容并對(duì)其進(jìn)行修改的能力。
市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者受到影響
作為研究的一部分，科學(xué)家們分析了Xilinx的FPGA，Xilinx是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的兩個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者之一。Starbleed漏洞通過(guò)四個(gè)FPGA系列Spartan、Artix、Kintex和Virtex以及以前的版本Virtex-6（影響當(dāng)今的Xilinx FPGA的很大一部分）影響Xilinx的7系列FPGA。
Amir Moradi報(bào)告：
我們向Xilinx通報(bào)了此漏洞，隨后在漏洞披露過(guò)程中密切合作。此外，在制造商的最新系列中極不可能出現(xiàn)此漏洞。
為了克服加密技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)利用了FPGA的核心特性：重新編程的可能性。這是通過(guò)FPGA本身的更新和后備功能完成的，但該功能將自身暴露為弱點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)。
科學(xué)家能夠在配置過(guò)程中操縱加密的位流，以將其解密內(nèi)容重定向到WBSTAR配置寄存器，該寄存器可在復(fù)位后讀出。
由此，如科學(xué)家在研究工作中所示，對(duì)芯片進(jìn)行單獨(dú)重新編程的優(yōu)勢(shì)變成了劣勢(shì)，帶來(lái)了嚴(yán)重的后果：
如果攻擊者獲得了對(duì)比特流的訪問(wèn)權(quán)限，他還將獲得對(duì)FPGA的完全控制。比特流中包含的知識(shí)產(chǎn)權(quán)可能被盜。還可以通過(guò)操縱比特流將硬件特洛伊木馬插入FPGA。由于安全漏洞位于硬件本身中，因此只能通過(guò)更換芯片來(lái)彌補(bǔ)。
Christof Paar補(bǔ)充說(shuō)：
盡管需要詳細(xì)知識(shí)，但最終可以遠(yuǎn)程進(jìn)行攻擊，攻擊者無(wú)需物理訪問(wèn)FPGA。
本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)“安全牛”