Seminar MCUboot Image-Signierung und Schlüsselmanagement mit imgtool

Das zweitägige Fachseminar vermittelt die zuverlässige Erzeugung signierter MCUboot-Images und ein produktionsfähiger Lebenszyklus für Signaturschlüssel. Die technischen Zusammenhänge werden nicht nur beschrieben, sondern an einem durchgängigen Beispielsystem bis zu prüfbaren Boot- und Updatezuständen nachvollzogen.

Die Bearbeitung umfasst die Themenfelder imgtool, Schlüssel und signierte Images, Produktiver Schlüssel-Lebenszyklus. Jeder Themenblock beginnt mit einem eigenen Inhaltsverzeichnis, wird anschließend in klaren Arbeitsschritten umgesetzt und endet mit einer praktischen Prüfung einschließlich typischer Fehler- und Grenzfälle.

Inhaltsverzeichnis

• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Lernziele
• Seminarinhalte
• Tag 1: imgtool, Schlüssel und signierte Images
• Tag 2: Produktiver Schlüssel-Lebenszyklus
• Praxisanteil
• Arbeitsweise

Zielgruppe

Firmware-Entwickler, Build-Ingenieure, Security-Verantwortliche und Release-Manager.

Voraussetzungen

Grundlagen asymmetrischer Kryptografie, Kommandozeilenarbeit und MCUboot-Imageformat.

Lernziele

• Schlüsselpaare passend zu Plattform, Algorithmus und Ressourcenbudget auswählen
• Images mit korrekten Header-, Slot-, Versions- und Signaturparametern erzeugen
• öffentliche Schlüssel sicher in den Bootloader integrieren und austauschbar planen
• Entwicklungs-, Test- und Produktionsschlüssel organisatorisch sauber trennen

Seminarinhalte

Die Inhalte werden in aufeinander aufbauenden Kapiteln bearbeitet. Jedes Tageskapitel enthält ein eigenes Inhaltsverzeichnis und einen schrittweisen Praxisablauf.

Tag 1: imgtool, Schlüssel und signierte Images

Inhaltsverzeichnis des Tageskapitels

• Schlüsselerzeugung, unterstützte Signaturverfahren und Schlüsselformate
• Headergröße, Alignment, Slot-Größe, Padding und semantische Version
• Hash- und Signatur-TLVs sowie Einbettung oder Hash des öffentlichen Schlüssels
• Signieren, Prüfen und binäres Untersuchen eines Images
• typische Fehler durch falsche Parameter, Schlüssel oder Image-Grenzen

Schrittweise Bearbeitung

1. Schritt 1: „Schlüsselerzeugung, unterstützte Signaturverfahren und Schlüsselformate“ wird fachlich eingeordnet; Systemgrenzen, Voraussetzungen und Abhängigkeiten werden festgehalten.
2. Schritt 2: Für „Headergröße, Alignment, Slot-Größe, Padding und semantische Version“ werden die relevanten Konfigurationswerte, Datenstrukturen und Werkzeuge am Beispielprojekt nachvollzogen.
3. Schritt 3: „Hash- und Signatur-TLVs sowie Einbettung oder Hash des öffentlichen Schlüssels“ wird am Beispielprojekt praktisch umgesetzt und mit Bootmeldungen, Speicherinhalten oder Prüfdaten kontrolliert.
4. Schritt 4: Zu „Signieren, Prüfen und binäres Untersuchen eines Images“ wird ein Fehler- oder Grenzfall gezielt erzeugt, ausgewertet und mit einer belastbaren Korrektur behoben.
5. Schritt 5: „typische Fehler durch falsche Parameter, Schlüssel oder Image-Grenzen“ wird abschließend in einen wiederholbaren Arbeits- und Prüfablauf für Entwicklungs- oder Produktionsprojekte überführt.

Praktische Umsetzung

Ein Anwendungsimage wird mit mehreren Parametervarianten signiert; gültige und ungültige Ergebnisse werden anhand Header, TLV und Bootvalidierung unterschieden.

Tag 2: Produktiver Schlüssel-Lebenszyklus

Inhaltsverzeichnis des Tageskapitels

• Rollenmodell für Schlüsselinhaber, Build-System und Freigabeinstanz
• Trennung von Entwicklungs-, Integrations-, Abnahme- und Produktionsschlüsseln
• offline oder hardwaregestützte Signierung und kontrollierte Übergabe
• Schlüsselrotation, Übergangsphase und Bootloader-Update
• Notfallverfahren bei Schlüsselverlust, Kompromittierung oder Fehlfreigabe

Schrittweise Bearbeitung

1. Schritt 1: „Rollenmodell für Schlüsselinhaber, Build-System und Freigabeinstanz“ wird fachlich eingeordnet; Systemgrenzen, Voraussetzungen und Abhängigkeiten werden festgehalten.
2. Schritt 2: Für „Trennung von Entwicklungs-, Integrations-, Abnahme- und Produktionsschlüsseln“ werden die relevanten Konfigurationswerte, Datenstrukturen und Werkzeuge am Beispielprojekt nachvollzogen.
3. Schritt 3: „offline oder hardwaregestützte Signierung und kontrollierte Übergabe“ wird am Beispielprojekt praktisch umgesetzt und mit Bootmeldungen, Speicherinhalten oder Prüfdaten kontrolliert.
4. Schritt 4: Zu „Schlüsselrotation, Übergangsphase und Bootloader-Update“ wird ein Fehler- oder Grenzfall gezielt erzeugt, ausgewertet und mit einer belastbaren Korrektur behoben.
5. Schritt 5: „Notfallverfahren bei Schlüsselverlust, Kompromittierung oder Fehlfreigabe“ wird abschließend in einen wiederholbaren Arbeits- und Prüfablauf für Entwicklungs- oder Produktionsprojekte überführt.

Praktische Umsetzung

Ein Schlüssel-Lebenszyklus mit Rotation wird entworfen; die technische Übergangsstrategie wird an zwei Bootloader-Versionen und mehreren signierten Images geprüft.

Praxisanteil

Der praktische Anteil umfasst ein anwendungsimage wird mit mehreren parametervarianten signiert; gültige und ungültige ergebnisse werden anhand header, tlv und bootvalidierung unterschieden; ein schlüssel-lebenszyklus mit rotation wird entworfen; die technische übergangsstrategie wird an zwei bootloader-versionen und mehreren signierten images geprüft. Die Übungen verwenden signierte Test-Images, kontrollierte Flashzustände und nachvollziehbare Prüfergebnisse.

Arbeitsweise

Kurzvorträge ordnen die Konzepte ein. Demonstrationen zeigen die Wirkung der Konfiguration auf Image, Flash und Bootentscheidung. Die anschließenden Übungen werden schrittweise durchgeführt, durch Negativtests ergänzt und mit einer technischen Prüfliste dokumentiert.