เครื่องมือแก้ไข Downcodes นำเสนอคำอธิบายเชิงลึกเกี่ยวกับความปลอดภัยของชิปเข้ารหัส บทความนี้จะอธิบายอย่างละเอียดว่าชิปเข้ารหัสรับประกันความปลอดภัยของข้อมูลจากแง่มุมต่างๆ ได้อย่างไร เช่น โมดูลความปลอดภัยของฮาร์ดแวร์ (HSM) ระดับการรับรองความปลอดภัย ตัวประมวลผลการเข้ารหัสและถอดรหัสเฉพาะ และอัลกอริธึมการเข้ารหัสหลายตัวในตัว เราจะเจาะลึกคุณลักษณะที่สำคัญเหล่านี้และวิเคราะห์การมีส่วนร่วมที่มีต่อความปลอดภัยโดยรวมเพื่อช่วยให้คุณเข้าใจหลักการทำงานและกลไกความปลอดภัยของชิปเข้ารหัสได้ดีขึ้น
ในส่วนของความปลอดภัยของชิปเข้ารหัส โมดูลความปลอดภัยของฮาร์ดแวร์ (HSM) การออกแบบที่ป้องกันการงัดแงะ ระดับการรับรองความปลอดภัย ตัวประมวลผลการเข้ารหัสและถอดรหัสเฉพาะ และอัลกอริธึมการเข้ารหัสหลายตัวในตัวเป็นคุณสมบัติหลักหลายประการของการรักษาความปลอดภัยที่ดีขึ้น โมดูลความปลอดภัยฮาร์ดแวร์ (HSM) เป็นฮาร์ดแวร์เฉพาะที่ใช้เพื่อจัดการคีย์ดิจิทัลและดำเนินการเข้ารหัสและถอดรหัส โดยทั่วไปแล้ว พวกมันได้รับการออกแบบให้ต้านทานการโจมตีทางกายภาพและเชิงตรรกะ และเป็นหนึ่งในประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยที่ดีที่สุดในกลุ่มชิปเข้ารหัส
โมดูลความปลอดภัยฮาร์ดแวร์ (HSM) เป็นอุปกรณ์ทางกายภาพที่ออกแบบมาเพื่อจัดเก็บและปกป้องคีย์และดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับคีย์ พวกเขามักจะปรับปรุงความปลอดภัยผ่านชุดมาตรการป้องกันภายใน เช่น ตรรกะที่ซับซ้อน สิ่งกีดขวางทางกายภาพ และกลไกการโจมตีช่องทางย้อนกลับ
การออกแบบป้องกันการงัดแงะเป็นคุณสมบัติหลักของ HSM การออกแบบนี้รวมถึงการตรวจสอบตัวเรือนที่เปิดใช้งานการวางแนว เช่น การตรวจจับว่าบรรจุภัณฑ์ถูกแงะเปิดหรือไม่ หากตรวจพบการปลอมแปลงที่ผิดกฎหมาย HSM จะสามารถลบข้อมูลที่ละเอียดอ่อนที่จัดเก็บไว้ภายในโดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันการรั่วไหลของคีย์
ระดับการรับรองความปลอดภัยเป็นอีกตัวบ่งชี้ที่สำคัญในการวัดความปลอดภัยของชิปเข้ารหัส ระดับ FIPS 140-2/3 และ Common Criteria (CC) เป็นมาตรฐานความปลอดภัยสองมาตรฐานที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ระดับความปลอดภัยหลายระดับที่รวมอยู่ใน FIPS 140-2/3 จะกำหนดระดับความปลอดภัยที่แตกต่างกัน ความปลอดภัยของชิปเข้ารหัสที่ผ่านการรับรองระดับสูงถือว่ามีความน่าเชื่อถือมากกว่า
ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์เข้ารหัสที่ได้รับการรับรอง FIPS 140-2 ระดับ 4 ไม่เพียงแต่มีมาตรการรักษาความปลอดภัยทางกายภาพระดับสูงสุดเท่านั้น แต่ยังต้องใช้ระบบอัจฉริยะเพื่อระบุและตอบสนองต่อความพยายามในการบุกรุกที่ไม่ได้รับอนุญาตต่างๆ
ชิปเข้ารหัสบางตัวมีโปรเซสเซอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการเข้ารหัส ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอัลกอริธึมหลัก เช่น AES (Advanced Encryption Standard), RSA, ECC (Elliptic Curve Crypto) เป็นต้น โดยปกติแล้วตัวประมวลผลการเข้ารหัสโดยเฉพาะสามารถลดระยะเวลาในการดำเนินการเข้ารหัสและถอดรหัสให้สั้นลง ในขณะเดียวกันก็ลดการพึ่งพาหน่วยประมวลผลกลางและปรับปรุงความปลอดภัยและประสิทธิภาพของระบบโดยรวม
การออกแบบโปรเซสเซอร์ดังกล่าวจำเป็นต้องคำนึงถึงความสามารถในการตอบสนองความต้องการของการประมวลผลข้อมูลความเร็วสูงและอัลกอริธึมการเข้ารหัสที่ซับซ้อนในเวลาเดียวกัน
ความปลอดภัยของชิปเข้ารหัสยังได้รับผลกระทบจากอัลกอริธึมการเข้ารหัสในตัวอีกด้วย การใช้อัลกอริธึมหลายตัวทำให้โซลูชันการเข้ารหัสมีความยืดหยุ่นมากขึ้นและต้านทานการโจมตีที่กำหนดเป้าหมายไปที่อัลกอริธึมเฉพาะ เมื่ออัลกอริธึมหนึ่งถูกถอดรหัส คุณสามารถสลับไปใช้อัลกอริธึมอื่นได้อย่างรวดเร็วเพื่อปกป้องความปลอดภัยของข้อมูลต่อไป
ชิปเข้ารหัสมักจะรวมอัลกอริธึมการเข้ารหัสแบบสมมาตร เช่น AES และอัลกอริธึมการเข้ารหัสแบบอสมมาตร เช่น RSA รวมถึงอัลกอริธึมการแฮช เช่น SHA ด้วยการผสมผสานอัลกอริธึมดังกล่าว จึงสามารถมั่นใจได้ถึงการป้องกันที่แข็งแกร่งในสถานการณ์ความปลอดภัยที่แตกต่างกัน
ชิปเข้ารหัสบางตัวยังใช้มาตรการรักษาความปลอดภัยอื่นๆ เช่น ฟังก์ชันทางกายภาพที่ไม่สามารถโคลนได้ (PUF) ตัวสร้างตัวเลขสุ่มที่แท้จริง (TRNG) และการจัดการวงจรการใช้งาน PUF ใช้ความแตกต่างเล็กน้อยในคุณสมบัติทางกายภาพของชิปเพื่อสร้างคีย์เฉพาะซึ่งมีความปลอดภัยสูง TRNG จัดเตรียมตัวเลขสุ่มที่คาดเดาไม่ได้สำหรับการดำเนินการเข้ารหัส และเป็นส่วนที่จำเป็นในการสร้างคีย์และโปรโตคอลการเข้ารหัสบางตัว การจัดการวงจรชีวิตช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีมาตรการรักษาความปลอดภัยที่เข้มงวดในทุกขั้นตอนของการใช้ชิปเข้ารหัส ตั้งแต่การผลิตไปจนถึงการทำลาย
คุณสมบัติเหล่านี้ร่วมกันก่อให้เกิดระบบการป้องกันที่ครอบคลุมของชิปเข้ารหัส ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการปกป้องข้อมูลและระบบที่สำคัญจากการถูกโจมตี
ปัจจุบันมีชิปเข้ารหัสหลายประเภทในตลาดที่ให้ฟังก์ชันการเข้ารหัสและถอดรหัสข้อมูลที่ปลอดภัย โดยทั่วไปผลิตภัณฑ์ที่ยอดเยี่ยมจะมีคุณสมบัติเช่น HSM การตรวจสอบความปลอดภัยสูง โปรเซสเซอร์ฮาร์ดแวร์เฉพาะ และอัลกอริธึมในตัวหลายตัว เมื่อดำเนินการเลือก คุณยังต้องพิจารณาความต้องการของสถานการณ์เฉพาะของแอปพลิเคชันด้วย เช่น ระดับการตรวจสอบสิทธิ์ที่จำเป็น ประเภทอัลกอริทึมที่รองรับ และงบประมาณ ฯลฯ เพื่อให้แน่ใจว่าชิปเข้ารหัสที่เลือกสามารถให้ประสิทธิภาพการรักษาความปลอดภัยที่มีประสิทธิภาพและมั่นคง
1. ชิปเข้ารหัสใดที่ถือว่าปลอดภัยกว่า
ในตลาดปัจจุบัน มีชิปเข้ารหัสหลายตัวที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่ามีความปลอดภัยที่ดีกว่า ตัวแรกคือชิป SGX (Software Guard Extensions) ของ Intel ซึ่งให้การเข้ารหัสหน่วยความจำระดับฮาร์ดแวร์และคอนเทนเนอร์ที่ปลอดภัยเพื่อปกป้องข้อมูลที่ละเอียดอ่อนจากมัลแวร์และภัยคุกคามระบบปฏิบัติการ ประการที่สองคือเทคโนโลยี TrustZone ของ ARM ซึ่งจัดเตรียมสภาพแวดล้อมการแยกฮาร์ดแวร์สำหรับโปรเซสเซอร์เพื่อทำงานด้านคอมพิวเตอร์ที่มีความละเอียดอ่อนได้อย่างปลอดภัย นอกจากนี้ สถาปัตยกรรม RISC-V ยังมีส่วนขยายการรักษาความปลอดภัยบางอย่าง เช่น Keystone และ Secure Core ของ SiFive ซึ่งมอบสภาพแวดล้อมการดำเนินการที่เชื่อถือได้และการแยกฮาร์ดแวร์
2. เกณฑ์การประเมินความปลอดภัยสำหรับชิปเข้ารหัสมีอะไรบ้าง?
มาตรฐานการประเมินความปลอดภัยของชิปเข้ารหัสมักประกอบด้วยประเด็นต่อไปนี้ ประการแรกคือการต้านทานการโจมตีทางกายภาพ กล่าวคือ ชิปสามารถต้านทานวิธีการโจมตีทางกายภาพได้หรือไม่ เช่น การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า การโจมตีช่องด้านข้าง เป็นต้น ประการที่สองคือการต้านทานการโจมตีเชิงตรรกะ กล่าวคือ ชิปสามารถป้องกันผู้บุกรุกจากการได้รับข้อมูลที่เป็นความลับผ่านช่องโหว่ของซอฟต์แวร์หรือการโจมตีเชิงตรรกะได้หรือไม่ นอกจากนี้ยังมีการประเมินเทคโนโลยีการตรวจสอบสิทธิ์และการเข้ารหัส รวมถึงการประเมินว่าวิธีการตรวจสอบสิทธิ์ของชิปและความแข็งแกร่งของอัลกอริธึมการเข้ารหัสนั้นตรงตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยหรือไม่
3. นอกจากความปลอดภัยของชิปแล้ว มีปัจจัยอื่นใดอีกที่จะส่งผลต่อความปลอดภัยโดยรวมของชิปเข้ารหัส?
นอกจากความปลอดภัยของชิปแล้ว ความปลอดภัยโดยรวมของชิปเข้ารหัสยังได้รับผลกระทบจากปัจจัยอื่นๆ อีกด้วย ประการแรกคือความปลอดภัยของกระบวนการออกแบบและการใช้งานชิป รวมถึงมีกระบวนการตรวจสอบความปลอดภัยที่ดีหรือไม่ และความปลอดภัยของชิปได้รับการประเมินจากทั้งระดับฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์หรือไม่ ประการที่สองคือความปลอดภัยของการจัดการคีย์และพื้นที่จัดเก็บคีย์ รวมถึงว่ามีกลไกการสร้างและแจกจ่ายคีย์ที่ปลอดภัยหรือไม่ และมีอุปกรณ์จัดเก็บคีย์ที่ปลอดภัยหรือไม่ นอกจากนี้ ความปลอดภัยของระบบปฏิบัติการและแอพพลิเคชั่นยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความปลอดภัยโดยรวม รวมถึงมีนโยบายความปลอดภัยและกลไกการอัปเดตความปลอดภัยที่สอดคล้องกันหรือไม่
หวังว่าบทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจคุณลักษณะด้านความปลอดภัยของชิปเข้ารหัสได้ดีขึ้น การเลือกชิปเข้ารหัสที่เหมาะสมต้องอาศัยการพิจารณาปัจจัยหลายประการอย่างครอบคลุม การเลือกผลิตภัณฑ์ที่ตรงกับความต้องการของคุณมากที่สุดสามารถปกป้องความปลอดภัยของข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ