LSIの出現と発展により、MCUは元のコンピュータのCPU、RAM、ROM、タイマーカウンタおよび各種I/Oインターフェイスを1つのチップに統合し、チップレベルコンピュータを形成します。 これは、TI エンジニアのゲイリー・ブーン氏とマイケル・コクラン氏によって発明された世界初のマイクロコントローラー (MCU)、TMS 1000 シリーズ (下図) のプロトタイプでもあります。 その後、日本の電子機器メーカーは、車載エンターテインメント、自動ワイパー、電子ロック、インストルメントパネル用の 4 ビット MCU、エンジン制御用の 8 ビット MCU などの車載用マイクロコントローラーの生産を開始しました。

* TI社のTMS 1000シリーズMCU *

今日、伝統的な玩具市場、産業用制御、自動車エレクトロニクス、白物家電などとは別に、モノのインターネットとインテリジェンスの波の到来により、MCU は製品機器の中核コンポーネントとなっています。一方で、機器はリアルタイムの効率的でインテリジェントな情報を必要とし、他方では他の機器と情報を交換できます。これらすべての要件は MCU によって満たされる必要があります。 MCUはアプリケーションから生まれたと言えます。チップ自体のハードウェア性能に加えて、アプリケーション関連プログラムのファームウェアの重要性がますます高まっており、ファームウェアのセキュリティに対する要求がますます注目されています。

まず、広義の「セキュリティ」は「情報セキュリティ」とも言えますが、次の3つの重要な特徴があります。

1. 機密性: 情報が他の権限のない個人やグループによって取得されないようにする必要があります。

2. 完全性: 情報の完全性を維持および保証し、不正な改ざんを防止します。

3. 実現可能性: 情報へのアクセスを許可された主体は、必要なときに情報にアクセスして情報を取得できます。

機密性、完全性、完全性および実現可能性可用性、CIA と呼ばれる

上記の説明から、情報セキュリティに対処するための 3 つの一般的なツール、つまり識別、認証、認可 (略して IAA とも呼ばれます) が導き出されます。

1) アイデンティティ: アイデンティティまず、情報訪問者は対象者の身元を示しますが、対象者が実際に情報にアクセスできるかどうかはわかりません。 したがって、その真正性を検証する必要があります。

2) 認証: 認証認証とは、本人の主張する内容が真実であるかどうかを検証することです。 対象者の身元が確認された後に、より詳細なアクションを実行するため。

3) 認可: 認可

より詳細な情報処理としては、権限のある人が閲覧できる情報は何か？ 表示された情報はそのままであり、許可なく変更されていませんか? そして権限を与えられた人はいつでも閲覧可能な情報に簡単にアクセスできます。

情報セキュリティの 3 つの要素と 3 つのツール間の関係については、次の図を参照してください。

一般に、MCU には、ユーザーがプログラムや作業データを保存するための内部プログラム領域とデータ領域があります。 MCU 内のプログラムへの不正アクセスやコピーを防ぐために、ほとんどのマイクロコントローラーには暗号化ロックまたは暗号化バイトがあり、チップ上のプログラムを保護しています。 プログラミング時に暗号ロックの設定を有効（ロック）にすると、シングルチップマイコン内のプログラムを通常のプログラマで直接読み込むことができなくなります。これをシングルチップマイコンの暗号化といいます。

攻撃者は、特別な装置または自作の装置を使用して、チップの復号化と呼ばれるさまざまな技術的手段によってチップから鍵情報を抽出し、チップ内のプログラムを取得することができます。 現在、シングルチップマイコンの一般的な復号化方法には主に次のものがあります。

(1) ソフトウェア攻撃: この技術は通常、プロセッサ通信インターフェイスを使用し、プロトコル、暗号化アルゴリズム、またはこれらのアルゴリズムのセキュリティ脆弱性を利用して攻撃します。 ソフトウェア攻撃が成功した典型的な例は、初期の ATMEL AT89C51 シングルチップ マイクロコンピュータに対する攻撃です。 攻撃者は、この一連のシングルチップマイコンの消去動作のシーケンス設計の抜け穴を利用し、暗号化ロック後の自己コンパイルプログラムを用いて、次の内蔵プログラムメモリのデータ消去を停止させました。を発見したので、暗号化されたシングルチップマイコンを暗号化されていないシングルチップマイコンにして、プログラマを用いてオンチッププログラムを読み出す。

(2) 電子探知攻撃この技術は通常、通常動作中のプロセッサのすべての電源とインターフェイス接続のアナログ特性を高い時間分解能で監視し、その電磁放射特性を監視することによって攻撃を実行します。 シングルチップマイクロコンピュータはアクティブな電子デバイスであるため、異なる命令を実行すると、対応する電源の消費電力もそれに応じて変化します。 このように、特別な電子測定器と数学的統計手法を使用してこれらの変化を分析および検出することにより、シングルチップマイクロコンピュータ内の特定の重要な情報を取得することができます。

(3) 故障発生技術このテクノロジーは、異常な動作条件を利用してプロセッサにエラーを発生させ、追加の攻撃へのアクセスを提供します。 最も広く使用されている障害が発生し、攻撃手段としては電圧ショックやクロックショックなどがあります。 低電圧および高電圧攻撃は、保護回路を無効にしたり、プロセッサに誤った動作を強制したりするために使用される可能性があります。 一時的なクロック ジャンプにより、保護された情報が損傷されることなく、保護回路がリセットされる可能性があります。 また、電源の過渡ジャンプは、一部のプロセッサでの単一命令のデコードと実行に影響を与える可能性があります。

(4) プローブ技術

この技術は、チップの内部接続を直接公開し、シングルチップマイコンを観察、操作、妨害して攻撃目的を達成するものです。

便宜上、人々は上記の 4 つの攻撃テクノロジーを 2 つのカテゴリーに分類します。1 つは侵入型攻撃 (物理的攻撃) で、パッケージを破壊する必要があり、その後は特別な実験室で半導体テストの助けを借りて完了するまでに数時間から場合によっては数週間かかります。機器、顕微鏡、マイクロポジショナー。 すべてのマイクロプローブ技術は侵入型攻撃です。 他の 3 つの方法は非侵襲的攻撃であり、攻撃された MCU は物理的な損傷を受けません。

上記の復号化方法を考慮して、ユーザーの損失を避けるために、オリジナルのメーカーはすべて自社のチップから開始し、チップのセキュリティ レベルを強化しました。たとえば、STM 32 によって最初に提案された STM32 Trust ソリューションは、コード保護および実行保護ツールの完全なスイートを提供しますが、対象となるチップの種類は限られており、対応するチップの価格も異なります。

同時に、ソリューションの提供には、エージェント、ソリューション会社、焼成工場、加工工場などを含む多くのリンクが関与します。既存の単一のデバッグ ツールや焼成ツールでは、デリバリ チェーン全体の安全管理を満たすことができません。

この課題を解決するために、Chuangxin Workshop (ICWORKSHOP.com) は 2017 年に初めてプログラム ファームウェアのクラウド配信のコンセプトを提唱し、それをオンラインで実装しました。 プログラム開発者/ソリューション会社とエンドユーザーの間に信頼性の高い安全な配信プラットフォームを構築し、ファームウェアに書き込み回数を結び付けることで、開発者の知的財産権を保護し、双方の利益に貢献します。

GD-Linkクラウド配信のご紹介：http://www.gd32mcu.com/cn/detail/289

同時に、PowerWriterプログラミングデバイスが提供するさまざまな暗号化メカニズムにより、チップレベルをアップグレードすることなく「1つのコアと1つのシークレット」の機能も実現されます。 同時に、PowerWriter プログラミング デバイスによって提供されるオフライン (UID バインディング) およびオンライン認証およびその他の暗号化方法により、チップ クラックの難易度が大幅に向上します。

2021 年の初めに、PowerWriter はプログラミング デバイスに関する良いニュースを伝えました。現在、STM8、STM32、GD32、MM32、HC32、HK32、CX32、CS32、AT32を含む600つのシングルチップブランド、XNUMX以上のシリーズと数千万のチップモデルを完成させています。詳細については、www.powerwriter.cn をご覧ください。

「ICWORKSHOP Chuangxin Workshop」は、Innovation+Creativity+Wealthの略でICWと呼ばれています。 MCU 開発者を支援し、創造性を刺激し、創造性を護衛することで、知的財産権の価値を体現します。

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