This post is also available in:
English (אנגלית)
הגנה על מידע דיגיטלי נשענת בדרך כלל על מפתחות הצפנה, שהם רצפים אקראיים המשמשים להצפנה ולפענוח של נתונים. אבטחתם של סמארטפונים, חיישני אינטרנט של הדברים, מערכות תעשייתיות ומכשירים רבים אחרים תלויה ביכולת לשמור על מפתחות אלו מחוץ להישג ידם של תוקפים. אולם פתרונות אבטחה מסורתיים מתמודדים עם בעיה מוכרת: המפתחות מאוחסנים בזיכרון, ולכן עלולים להפוך למטרה עבור מתקפות פיזיות, הנדסה לאחור ושיטות תקיפה אחרות ברמת החומרה.
כעת פיתחו חוקרים ארכיטקטורת אבטחת חומרה חדשה המתמודדת עם הבעיה בגישה שונה. במקום להסתפק באחסון מפתחות הצפנה, המערכת מייצרת, מסתירה ומגנה עליהם באמצעות התכונות הפיזיקליות של ההתקן עצמו.
הטכנולוגיה מבוססת על רכיבים מסוג Spin-Orbit Torque (SOT), המשתייכים לתחום הספינטרוניקה, שהוא ענף המנצל לא רק את המטען החשמלי של האלקטרון אלא גם את תכונת הספין שלו. כאשר מוזרם זרם חשמלי דרך רכיבי SOT, הם יכולים לעבור בין מצבים מגנטיים באופן בלתי צפוי מטבעם. אקראיות זו מאפשרת להם לשמש כמחוללי מספרים אקראיים אמיתיים, המסוגלים ליצור מפתחות הצפנה שלא ניתן לחזות מראש.
במקביל, השונות הטבעית הנוצרת בתהליך הייצור מעניקה לכל רכיב מאפיינים פיזיים ייחודיים. מאפיינים אלו מתפקדים כ־PUF (Physical Unclonable Function), שהוא מעין "טביעת אצבע" חומרתית ייחודית לכל התקן. התוצאה היא פלטפורמה אחת המסוגלת לייצר הן מפתחות דינמיים והן חומר קריפטוגרפי ייחודי לכל מכשיר.
על פי דיווח של TechXplore, אחד ההיבטים החריגים ביותר במערכת הוא האופן שבו היא מאפשרת גישה למפתחות. כאשר ההתקן אינו פעיל, לא קיים בו מפתח קריא המאוחסן בזיכרון. כדי לשחזר את המפתח הנכון יש להפעיל גירוי חשמלי מסוים. תהליך זה משנה את המצב המגנטי הפנימי של ההתקן באופן בלתי הפיך.
במונחים מעשיים, כל ניסיון לגשת למפתח משאיר אחריו סימן פיזי קבוע. תוקף שינסה לחלץ מידע יגרום בהכרח לשינוי בהתקן עצמו, כך שניתן יהיה לזהות בדיעבד גישה בלתי מורשית.
מנקודת מבט של סייבר וביטחון, הגישה הזו רלוונטית במיוחד למכשירים מחוברים הפועלים בסביבות חשופות. חיישני אינטרנט של הדברים, מערכות תצפית, צמתי תקשורת, אסימוני אימות ניידים ומערכות קצה צבאיות חשופים לעיתים קרובות לסיכון מוגבר של חבלה פיזית. שילוב האבטחה בתוך החומרה עצמה, במקום להסתמך רק על הגנות תוכנה, עשוי לשפר את העמידות בפני מתקפות מתוחכמות.
החוקרים סבורים כי בעתיד ניתן יהיה להרחיב את הארכיטקטורה גם ליכולות נוספות, ובהן מנגנוני הגנה עצמית ותגובות אוטונומיות לניסיונות חבלה. היעד ארוך הטווח הוא יצירת מערכות אבטחה שההגנה שלהן נובעת מחוקי הפיזיקה של החומרה עצמה, ולא משכבות חיצוניות של הגנה.
המחקר פורסם כאן.
