Знімний чіп дозволяє хакерам дослідити свої бейджі та продовжувати використовувати їх після Defcon.
Щорічна конференція хакерів Defcon традиційно завершується не лише новими знаннями про вразливості програмного забезпечення та методи злому, а й вишукано розробленими конференц-бейджі. Часто ці бейджі є електронними шедеврами, що містять складні головоломки, криптографічні виклики, приховані “пасхалки” та навіть механічні зубчасті колеса годинника.
Щороку творці бейджів прагнуть перевершити попередні дизайни та вразити хакерів, яких складно чимось здивувати. Однак цьогорічні бейджі обрали інший підхід. Головними героями стали не стільки самі дизайни, скільки те, що приховано всередині апаратної частини.
Цього року Defcon запросив легендарного хакера з апаратного забезпечення Ендрю “бані” Хуанга створити бейджі, які вперше представлені тут. Вони містять інноваційний чіп з відкритим вихідним кодом, розроблений Хуанг-ом, який має на меті вдосконалити безпеку, прозорість та надійність обчислень.
Чіп є не просто частиною бейджа. Його основний модуль можна вийняти та використовувати після конференції як апаратний токен безпеки, надаючи бейджу друге життя після Defcon.
Чіп, названий Baochip-1x, є “майже” мікроконтролером з відкритим вихідним кодом, розробка якого тривала три роки. Він втілює давню мрію Хуанга створити чіп, безпеку якого можна перевірити. Хуанг опублікував вихідний код операційної системи Baochip, прошивки, процесорного ядра, криптографічних механізмів та системи введення-виведення на GitHub, зробивши ці компоненти доступними для дослідження та використання.
Чіп також упакований таким чином, що дослідники можуть зазирнути всередину, перевірити сам кремній та порівняти побачене з опублікованим дизайном, замість того, щоб довіряти виробнику, що виготовлений чіп відповідає задуму розробників.
Комп’ютерні чіпи традиційно є “чорними скриньками” з непрозорим корпусом, що приховує їхню електричну схему. Навіть попередні чіпи з відкритим кодом, які надавали свої специфікації та код для вивчення, були запаковані в непроникний пластик, створюючи проблему з ланцюгом постачання. Користувачам доводилося вірити, що на етапі виробництва чіпа нічого не змінилося, наприклад, не було додано компонент з бекдором.
На відміну від звичайних чіпів, запакованих в непрозорий пластик, Baochip має таку упаковку, що інфрачервоне світло може проходити крізь зворотний бік кремнію, дозволяючи візуально досліджувати внутрішні структури чіпа.
Хуанг планує продемонструвати цю техніку на конференції, дозволивши учасникам дослідити чіп під інфрачервоним світлом.
“Я роками займаюся питаннями довіри, кремнію та прозорості верифікації”, — розповідає Хуанг WIRED. “Це все… така сюжетна лінія, якою я йду… щоб створити чіп, якому ми можемо довіряти до самого ядра, до транзистора… Ви можете фактично… бачити масиви оперативної пам’яті… на чіпі.”
Створення чипа
Створення нового чіпа — це дорогий проєкт, який може коштувати мільйони доларів на виготовлення. Але Хуанг отримав значну допомогу три роки тому, коли до нього звернулася компанія Crossbar. Компанія хотіла створити новий безпечний чіп з відкритим кодом, але не знала, як це зробити. Хуанг погодився допомогти за однієї умови: йому дозволили скористатися їхнім виробничим циклом, розмістивши свій ЦП на їхній кремнієвій пластині, що дозволило б обом проєктам використовувати той самий виробничий цикл, а не вимагало б від Хуанга фінансування окремого циклу.
“Вони розглядають це так, ніби, розмістивши мене на чіпі, вони отримують два продукти за ціною одного”, — каже Хуанг. Він додає, що таке “підсаджування” не є незвичайним, хоча індустрія не любить обговорювати це публічно.
Результатом став чіп Crossbar, який включає як мікропроцесор Crossbar, так і чіп Хуанга. Baochip — це, по суті, той самий чіп, але з вимкненим мікропроцесором Crossbar, оскільки Хуанг не має прав на його розповсюдження.
Версія чіпа від Crossbar використовує пропрієтарне ядро ARM, тоді як версія Хуанга використовує ядро RISC-V, реалізація якого є відкритою. Набір інструкцій RISC-V також відкритий і публічно документований. Дві версії можуть використовувати однакову базову інфраструктуру та периферійні пристрої, активуючи різні ядра ЦП.
На чіпі Хуанга є деякі елементи із закритим вихідним кодом. Деякі низькорівневі фізичні проєкти та елементи виробництва, зокрема ті, що пов’язані з 22-нанометровим виробничим процесом TSMC, є пропрієтарними. “Але… якщо подивитися на спектр відкритості, то це… далеко за межами будь-якого іншого чіпа, орієнтованого на безпеку”, — зазначає Хуанг.
Початок роботи над бейджем
Минулі бейджі Defcon використовували комерційні чіпи, а не власно розроблені чипи з відкритим вихідним кодом. Ідея використання Baochip виникла під час зустрічі наприкінці минулого року, коли Хуанг розмовляв із засновником Defcon Джеффом Моссом про свій прогрес у розробці відкритого чіпа. Він сказав Моссу, що планує випустити його влітку через свою компанію Baochip.
Мосс зрозумів, що концепція, яка стоїть за цим, ідеально відповідає цьогорічній темі конференції — “агентність”, яку Defcon визначає як технології, що ми використовуємо, і вибір, який ми робимо, що збільшує самовизначення. Він та Хуанг зрозуміли, що це буде чудова можливість допомогти прискорити впровадження чіпа. До цього часу Baochip розповсюджувався лише в невеликому релізному розробницькому виданні; 27 000 бейджів Defcon представляють його перше велике розповсюдження.
Мосс мав одну вимогу до бейджів. Він хотів, щоб вони мали життя після конференції, і щоб люди не викидали їх у шухляду чи на смітник після заходу. Його давно розчаровували дизайн та обмеження апаратних токенів безпеки та криптогаманців, які на апаратному рівні можна зламати. Тому він вважав, що чіп Хуанга може стати безпечнішою альтернативою існуючим токенам автентифікації та гаманцям.
“Я завжди мріяв про ідею, де ви можете взяти свої секрети, помістити їх в апаратне забезпечення, а потім, якщо зловмисник отримає доступ, він не зможе отримати ваші секрети”, — розповідає Мосс WIRED.
Знімний модуль бейджа може служити як апаратний токен безпеки FIDO. Його програмне забезпечення підтримує системи одноразових паролів на основі часу та управління паролями. Хуанг каже, що це “ймовірно, перший у світі апаратний токен безпеки з відкритим кодом, який ви можете повністю дослідити аж до завантажувача [та] транзисторів”.
Знімний модуль також включає камеру для сканування QR-кодів для їх реєстрації в системах автентифікації. Але відповідно до правил конфіденційності Defcon та заборони на приховану фотозйомку на конференції, камера має дуже низьку роздільну здатність і ближню дію, а чіп за замовчуванням використовує лише чорно-білі дані з камери і не підтримує зберігання фотографій.
“Він… чудово сканує QR-коди і майже ні в чому іншому не добрий”, — каже Хуанг.
Бейдж не відкидає конференційний досвід. Хуанг все ще включив функції, призначені для заохочення взаємодії між учасниками. Наприклад, бейджі мають світлодіодні індикатори, які спалахують різними кольорами та шаблонами залежно від типу бейджа — є різні для звичайних учасників, доповідачів та “гонів” (невелика армія волонтерів, які керують конференцією), а також спеціальні чорні Uber-бейджі для переможців конкурсів та особливих VIP-осіб, які надають їм безкоштовне відвідування Defcon на все життя. Кожен тип бейджа починається з певного кольору та шаблону спалахування, але користувачі можуть додавати свої кольори та створювати складніші шаблони спалахування, коли їхні бейджі спілкуються з іншими бейджами.
Наскільки це безпечно?
Чіп працює під управлінням операційної системи, написаної на Rust, і включає захищене завантаження, генератор справжніх випадкових чисел та апаратні функції, призначені для захисту від атак. Хуанг вважає, що він буде особливо стійким до віддалених, нефізичних атак.
Чіп також використовує резистивну пам’ять (RRAM), тип енергонезалежної пам’яті, яка, за словами Хуанга, розроблена для ускладнення фізичного вилучення збережених даних порівняно зі звичайною флеш-пам’яттю. З флеш-пам’яттю, каже він, “якщо ви розшаруєте її до фактичних флеш-комірок… ви можете просто побачити одиниці та нулі буквально на цих чіпах”.
Однак Хуанг обережний у надмірному розхвалюванні можливостей безпеки чіпа. Він оцінює, що він міг би витримати атаки, що вимагають десятки тисяч доларів ресурсів, але каже, що супротивник з мільйонами доларів та вишуканою лабораторією для аналізу апаратного забезпечення, ймовірно, міг би його зламати.
“Я насправді вважаю, що це один з найбезпечніших чіпів, які ви можете отримати, але я також думаю, що більшість чіпів переоцінені з точки зору безпеки”, — говорить він.
Хуанг каже, що йому подобається той факт, що чіп буде протестовано на міцність учасниками Defcon, і він знає, що вони, ймовірно, зламають їх і виявлять недоліки, які допоможуть йому зробити їх ще безпечнішими.
“Я повністю очікую, що [в коді знайдуть] нульові дні. Це насправді… одна з переваг… запуску на Defcon”, — каже він про створення чіпа з відкритим кодом, який можна досліджувати.
Сьогодні чіп може функціонувати як безпековий токен, схожий на YubiKey; але в майбутньому, каже він, він може стати HSM або запускати інше програмне забезпечення, наприклад Linux. Апаратне забезпечення використовує процесор RISC-V на 350 МГц з 2 мегабайтами SRAM та 4 мегабайтами RRAM, що, за його словами, ставить його “на межі можливості запуску Linux”, і він має 4 ядра PicoRV32 по 700 МГц для виконання вводу-виводу. Він вже запускає MicroPython і має комплекти розробки на C та Rust.
Хуанг планує самостійно розширювати можливості чіпа, але він також очікує, що учасники DefCon будуть розвивати те, що він надав, і робитимуть чіпи своїми.
За даними порталу: arstechnica.com