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RFID芯片的攻击技术分析及安全设计
文章来源: 中国自动识别网 文章作者: 未知 发布时间: 2005-09-12   字体: [ ]
 

  b. 存储器读出技术

  对于存放密钥、用户数据等重要内容的非易失性存储器,它们不能通过简单的光学照片获得其中的信息。在安全认证过程中,至少访问这些数据区一次,因此,可以使用微探针监听总线上的信号获取重要数据。对于良好的设计,简单重复认证还不足以访问存储器所有的关键位置。例如,在同一个卡中使用不同的加密密钥和加密算法,然后在它们之间每隔几周就切换一次,芯片的算法和密钥的存放区域在没有被广播呼叫激活以前不能被处理器控制等等,从而使早期的被动监测总线难以发现这些秘密。这些接触智能卡IC的经验可以应用于RFID设计中。

  一些文献提到,为了保证存储器数据的完整性,需要在每次芯片复位之后计算并检验一下存储器的校验结果,其实这种做法给攻击提供了快速访问全部存储器的手段。

  在使用带微处理器的RFID中,还需要考虑软件设计人员为提高代码效率滥用CPU部件(如地址计数器)的行为所导致的安全问题。程序计数器在每个指令周期都自动增量,如果被用于存储器读写的地址发生器,攻击中只需防止处理器执行JUMP、CALL和RETURN等指令扰乱正常的读顺序即可。即稍微用激光切断一些电路连接,改动指令译码器、程序计数器电路即可实现完全访问存储器的目的。

  顶层探测器网格是有效防止微探针获取存储器数据的重要手段之一,充分利用深亚微米CMOS技术提供的多层金属,在重要的信号线顶层构成探测器网格能够连续监测短路和断路。当有电时,它能防止激光切割或选择性的蚀刻去获取总线的内容。根据探测器输出,芯片可立即触发电路将非易失性存储器中的内容全部清零。这些网格对于其下的各层金属连线重构也有影响,因为蚀刻不是均匀的,上层金属的模式在下层可见,会给版图的自动重构带来很多麻烦。手动探针的目标尺寸一般在 1微米左右,尖端小于0.1微米的探针台价格在几十万美元之上,且极难获得。一个精心设计的网格将使手动微探针攻击难以实施,一般的FIB修补技术也难以逾越。

  2. 非破坏性攻击及其防范

  非破坏性攻击主要针对具有微处理器的产品而言。微处理器本质上是成百上千个触发器、寄存器、锁存器和SRAM单元的集合,这些器件定义了处理器的当前状态,结合组合逻辑则可知道下一时钟的状态。许多类似系统的模拟效应可用于非侵入式的攻击,其中:

  1. 每个晶体管和连线都具有电阻和电容特性,其温度、电压等特性决定了信号的传输延时。由于生产工艺参数的分散性,这些数值在单个芯片,或同种产品的不同芯片上差异很大。

  2. 触发器在很短的时间间隔内采样并和阈值电压比较(与电源相关)。采样的时间间隔相对于时钟边沿是固定的,但不同的触发器之间可能差异很大。

  3. 触发器仅在组合逻辑稳定后的前一状态上建立新的稳态。

  4. 在CMOS门的每次翻转变化过程中,P和N管都会开启一个短暂的时间,从而在电源上造成一次短路。没有翻转的时刻,则电源电流很小。

  5. 当输出改变时,电源电流会根据负载电容充放电变化。

  和接触式IC卡不同的是,攻击RFID的黑客不能完全控制其电源和时钟线,理论上RFID针对非破坏性攻击的安全性能有所改善,但是实际情形可能并非如此,仍会面临一些危险。常见的攻击手段有电流分析攻击和故障攻击。

  1. 电流分析攻击

  根据电流分析攻击实施的特点,可分为简单电源攻击(SPA)和差分电源攻击。

  原则上,RFID的电源是集成在AFE的内部,似乎远离了电流分析的危险,然而实际上并非如此。图4显示了 RFID接触法测试的原理图:通过在RFID天线和串联的分压电阻两端直接加载符合规格的交流信号,RFID负载反馈信号可以百倍于无线模式下的信号强度直接叠加在加载的交流信号上。由于芯片的功耗变化与负载调制在本质上是相同的,因此,如果AFE的电源设计不恰当,RFID微处理执行不同内部处理的状态可能在串联电阻的两端交流信号上反映出来。

 
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