Hardwarebasierte Authentifizierung für IoT-Geräte: Schutz vor Kompromittierung von Zugriffstoken

Grunnleggende konsepter

MCU-Token ist ein sicheres Hardwarefingerprintverfahren für MCU-basierte IoT-Geräte, das auch dann Authentifizierung ermöglicht, wenn kryptografische Mechanismen kompromittiert sind. MCU-Token bindet Fingerprints an spezifische Anfragen und injiziert Verzerrungsdaten, um Angriffe durch maschinelles Lernen abzuwehren.

Sammendrag

Die Studie untersucht verschiedene Hardwaremerkmale von COTS-MCUs, um einzigartige Fingerabdrücke zur Authentifizierung von IoT-Geräten zu generieren. Sechs Hardwaremodule werden identifiziert und evaluiert, darunter DAC/ADC, FPU, PWM, RTC, SRAM und Flash.
Um die Integrität von Clientanfragen zu schützen, bindet MCU-Token die Fingerprints an spezifische Anfragen, indem es eine neuartige Nachrichtenzuordnungsmethode verwendet. Dadurch wird verhindert, dass Angreifer gültige Fingerprints wiederverwenden können.
Um Angriffe durch maschinelles Lernen abzuwehren, injiziert MCU-Token Verzerrungsdaten in die Fingerprints, so dass Angreifer, die mit durchgesickerten Fingerprints trainieren, keine präzisen Vorhersagen treffen können. Das Backend-Authentifizierungsservice kann die gültigen Fingerprints von den verzerrten unterscheiden und die Authentifizierung trotzdem erfolgreich durchführen.
Die Evaluation zeigt, dass MCU-Token eine hohe Genauigkeit (über 97%) mit geringem Overhead über verschiedene IoT-Geräte und Anwendungsszenarien hinweg erreichen kann. Es kann Hardwareimitationsangriffe und Wiederverwendungsangriffe effektiv abwehren.

Statistikk

Die Fingerabdrücke der DAC/ADC-Hardware weisen eine relative Abweichung von weniger als 0.1 in verschiedenen Umgebungen auf.
Die Fingerabdrücke der RTCFre-Hardware zeigen eine relative Abweichung von bis zu 0.08 in verschiedenen Temperaturumgebungen.

Sitater

"MCU-Token kann Hardwareimitationsangriffe und Wiederverwendungsangriffe effektiv abwehren."
"MCU-Token erreicht eine hohe Genauigkeit (über 97%) mit geringem Overhead über verschiedene IoT-Geräte und Anwendungsszenarien hinweg."

Viktige innsikter hentet fra

From Hardware Fingerprint to Access Token

by Yue Xiao,Yi ... klokken arxiv.org 03-25-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.15271.pdf

Dypere Spørsmål

Wie könnte MCU-Token für andere Anwendungsfälle wie Fahrzeugauthentifizierung oder Bankautomaten erweitert werden?

MCU-Token könnte für andere Anwendungsfälle wie Fahrzeugauthentifizierung oder Bankautomaten erweitert werden, indem spezifische Hardwaremerkmale dieser Geräte für die Fingerabdruckgenerierung genutzt werden. Zum Beispiel könnten Sensoren zur Erkennung von Fahrzeugbewegungen oder spezielle Sicherheitsmodule in Bankautomaten integriert werden, um einzigartige Fingerabdrücke zu generieren. Darüber hinaus könnten zusätzliche Sicherheitsprotokolle implementiert werden, um die Kommunikation zwischen den Geräten und dem Backend abzusichern. Durch die Anpassung von MCU-Token an die spezifischen Anforderungen dieser Anwendungsfälle könnte die Sicherheit und Authentifizierung weiter verbessert werden.

Welche zusätzlichen Hardwaremerkmale könnten in Zukunft für die Fingerabdruckgenerierung verwendet werden?

In Zukunft könnten zusätzliche Hardwaremerkmale für die Fingerabdruckgenerierung verwendet werden, um die Sicherheit und Einzigartigkeit der Fingerabdrücke weiter zu verbessern. Einige potenzielle Hardwaremerkmale könnten beispielsweise biometrische Sensoren wie Fingerabdruckscanner oder Gesichtserkennungskameras sein, um biometrische Daten in die Authentifizierung einzubeziehen. Darüber hinaus könnten spezielle Hardwaremodule zur Messung von Umgebungsparametern wie Luftdruck, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit verwendet werden, um zusätzliche Sicherheitsebenen zu schaffen. Die Integration dieser neuen Hardwaremerkmale könnte die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Fingerabdruckgenerierung erhöhen und die Sicherheit der Authentifizierung weiter stärken.

Wie könnte MCU-Token mit anderen Sicherheitsmaßnahmen wie Trusted Execution Environments kombiniert werden, um die Sicherheit weiter zu erhöhen?

MCU-Token könnte mit anderen Sicherheitsmaßnahmen wie Trusted Execution Environments (TEE) kombiniert werden, um die Sicherheit weiter zu erhöhen, indem eine zusätzliche Schutzebene für die Ausführung von kritischen Operationen bereitgestellt wird. Durch die Integration von MCU-Token mit TEE können kryptografische Schlüssel und sensible Daten in einem sicheren Bereich des Geräts gespeichert und verarbeitet werden, der vor externen Angriffen geschützt ist. Dies würde die Sicherheit der Authentifizierung und des Datenaustauschs zwischen den Geräten und dem Backend verbessern. Darüber hinaus könnten TEE-Funktionen wie sichere Startvorgänge und sichere Speicherbereiche genutzt werden, um die Integrität der Geräte und die Vertraulichkeit der Daten zu gewährleisten. Die Kombination von MCU-Token mit TEE würde somit eine umfassende Sicherheitslösung bieten, um IoT-Geräte vor verschiedenen Bedrohungen zu schützen.