데이터 유출 하드웨어 트로이 목마 방지를 위한 혁신적 접근법: 이론에서 실천으로

Основні поняття

RECORD는 조합 논리의 일시적 무작위 인코딩과 분할 제조를 통해 데이터 유출 하드웨어 트로이 목마를 방지하는 혁신적인 기술이다.

Анотація

이 논문은 데이터 유출 하드웨어 트로이 목마에 대한 방어 기술인 RECORD를 소개한다. RECORD는 두 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있다:

1. 정보 처리에 무작위성 도입: RECORD는 회로의 기본 입력에 무작위 비트를 결합하여 일시적으로 무작위화된 값을 생성한다. 이를 통해 데이터 유출 트로이 목마가 원래 데이터를 해석할 수 없게 된다.

2. 분할 제조: RECORD는 회로의 일부를 신뢰할 수 있는 시설에서 제조하고, 나머지 부분은 외부에 위탁한다. 이를 통해 무작위 비트가 트로이 목마에 노출되는 것을 방지한다.

또한 RECORD는 퀼트 패키징 기술을 활용하여 신뢰할 수 있는 부분과 외부 위탁 부분을 결합한다. 이를 통해 데이터 유출 트로이 목마에 대한 마지막 방어선을 구축한다.

RECORD의 구현 및 실증 결과를 통해 다음과 같은 통찰을 얻을 수 있었다:

• RECORD는 고장 허용 기능을 추가하여 신뢰성과 보안을 동시에 달성할 수 있다.
• RECORD는 시스템 온 칩(SoC) 설계에 선별적으로 적용할 수 있다.
• RECORD는 역설계된 칩에 대한 공급망 영향을 완화할 수 있다.
• RECORD는 다른 하드웨어 보안 기술과 결합하여 다중 방어 체계를 구축할 수 있다.
• RECORD는 무결성 및 가용성을 공격하는 다른 유형의 하드웨어 트로이 목마에도 효과적이다.

Статистика

RECORD 설계의 최대 비용 증가:

전력: 동적 3.4배, 누설 2.19배
면적: 2.4배
지연: 11% 이하

Цитати

"RECORD는 데이터 유출 하드웨어 트로이 목마에 대한 마지막 방어선을 구축한다."
"RECORD의 분할 제조 접근법은 역설계된 칩에 대한 공급망 영향을 완화할 수 있다."

Ключові висновки, отримані з

Propelling Innovation to Defeat Data-Leakage Hardware Trojans: From Theory to Practice

by Kevin Kwiat,... о arxiv.org 10-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.20486.pdf

Глибші Запити

RECORD의 고장 허용 기능을 구현할 때 신뢰성과 보안 사이의 균형을 어떻게 유지할 수 있을까?

RECORD의 고장 허용 기능을 구현할 때 신뢰성과 보안 사이의 균형을 유지하는 것은 매우 중요하다. RECORD는 이중 기능을 수행하는 회로를 통해 고장 허용성을 제공하면서도 보안을 강화할 수 있다. 이를 위해, 고장 허용 RECORD에서는 각 기능 블록(f)이 서로 다른 기판에서 개별적으로 패키징되어야 한다. 이렇게 함으로써, 하드웨어 트로잔이 동일한 기판에서 통신할 수 없게 되어, 트로잔이 유출하는 데이터의 일관성을 방해할 수 있다.
또한, 고장 허용 RECORD는 트로잔이 데이터 유출을 시도할 때, 각 기능 블록이 독립적으로 작동하여 유출된 데이터가 무작위화되도록 한다. 이 과정에서, 고장 감지 및 마스킹 기능을 통해, 고장이 발생했을 때에도 시스템의 신뢰성을 유지할 수 있다. 이러한 방식으로, RECORD는 고장 허용성과 보안을 동시에 달성할 수 있으며, 이는 하드웨어 설계에서 신뢰성과 보안의 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

RECORD를 SoC 설계에 적용할 때 어떤 고려 사항이 필요할까?

RECORD를 시스템 온 칩(SoC) 설계에 적용할 때는 몇 가지 중요한 고려 사항이 있다. 첫째, RECORD의 적용이 전체 설계에 걸쳐 이루어지는 것이 아니라, 특정 모듈에 선택적으로 적용될 수 있다는 점이다. 예를 들어, SoC의 암호화 코어와 같은 민감한 부분에 RECORD를 적용하고, 나머지 부분은 기존 설계를 유지하는 것이 효율적일 수 있다.
둘째, RECORD의 구현은 Quilt Packaging(QP) 기술을 통해 이루어져야 하며, 이는 신뢰할 수 있는 I/O 모듈과 아웃소싱된 기능 블록 간의 적절한 인터페이스를 보장해야 한다. 이러한 인터페이스는 RECORD의 효과적인 작동을 위해 필수적이다.
셋째, SoC 설계에서 RECORD의 오버헤드를 최소화하기 위해, 설계자는 RECORD의 적용이 성능에 미치는 영향을 면밀히 분석해야 한다. RECORD의 도입으로 인한 전력 소비, 면적 증가 및 지연 시간의 변화를 고려하여, 전체 시스템의 성능을 최적화하는 것이 중요하다.

RECORD의 분할 제조 접근법이 다른 하드웨어 보안 기술과 어떻게 시너지를 낼 수 있을까?

RECORD의 분할 제조 접근법은 다른 하드웨어 보안 기술과의 시너지를 통해 보안성을 더욱 강화할 수 있다. RECORD는 아웃소싱된 기능 블록과 신뢰할 수 있는 I/O 모듈 간의 분리를 통해, 하드웨어 트로잔의 영향을 최소화한다. 이와 함께, 추가적인 보안 기술인 레이아웃 위장(layout camouflaging)이나 난독화(obfuscation) 기법을 적용하면, RECORD의 보안성을 더욱 높일 수 있다.
예를 들어, RECORD의 분할 제조 접근법을 통해 아웃소싱된 기능 블록에 대한 레이아웃 위장 기술을 적용하면, 공격자가 회로의 구조를 이해하기 어렵게 만들어 하드웨어 트로잔의 설계 및 실행을 방해할 수 있다. 또한, RECORD의 난수 생성기를 활용하여, 데이터 유출을 방지하는 데 필요한 무작위성을 추가함으로써, 다른 보안 기술과의 결합 효과를 극대화할 수 있다.
결론적으로, RECORD의 분할 제조 접근법은 다양한 하드웨어 보안 기술과 결합하여, 보다 강력한 방어 체계를 구축할 수 있는 기회를 제공하며, 이는 현대의 복잡한 사이버 보안 환경에서 필수적인 요소로 작용할 것이다.