Seminar SEGGER emSecure-Boot – Hardware-Authentisierung und Anti-Cloning

Das Seminar verhindert, dass Firmware und Hardware durch einfaches Kopieren zu funktionsfähigen Nachbauten kombiniert werden. Eine unverwechselbare Geräteinformation wird in der Fertigung signiert, sicher gespeichert und später durch die Firmware geprüft. Der technische Mechanismus wird mit Fertigungsrollen und Ausnahmeprozessen verbunden.

Inhaltsübersicht

• Lernziele und fachliche Einordnung
• Schrittweise Seminarinhalte
• Praxisübungen und Laborszenarien
• Zielgruppe und Voraussetzungen
• Didaktik und Arbeitsweise

Lernziele

• Klon- und Überproduktionsszenarien im Fertigungsprozess bewerten.
• Geeignete eindeutige Hardwaredaten und Speicherorte auswählen.
• Gerätesignierung und Rückschreiben der Signatur sicher in die Produktion integrieren.
• Laufzeitprüfung und Reaktion auf nicht authentische Hardware implementieren.
• Rework, Ausschuss, Ersatzgeräte, Auftragsfertiger und Audit kontrolliert behandeln.

Schrittweise Seminarinhalte

1. Klon-, Überproduktions- und Lieferkettenrisiken

Schwerpunkt: kopierte Leiterplatte, kopierte Firmware, zusätzliche Fertigungsmengen, Bauteilersubstitution, Rework, Rückläufer und unkontrollierte Daten.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf und Zielkriterien für den Themenblock „Klon-, Überproduktions- und Lieferkettenrisiken“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Daten, Rollen und Abhängigkeiten anhand von kopierte Leiterplatte, kopierte Firmware, zusätzliche Fertigungsmengen, Bauteilersubstitution, Rework, Rückläufer und unkontrollierte Daten modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration, Implementierung oder Prozessfolge am Laborsystem beziehungsweise am Architekturmodell schrittweise umsetzen.
4. Funktion, Sicherheitsgrenzen, Fehlerverhalten und Nachvollziehbarkeit mit definierten Positiv-, Negativ- und Manipulationsfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis ein priorisiertes Produktionsbedrohungsmodell dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Standard überführen.

2. Eindeutige Geräteidentität

Schwerpunkt: MCU- oder SoC-UID, unveränderliche Merkmale, Lesbarkeit, Stabilität, Datenschutz, Mehrkomponentenbindung und Fehlerfälle.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf und Zielkriterien für den Themenblock „Eindeutige Geräteidentität“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Daten, Rollen und Abhängigkeiten anhand von MCU- oder SoC-UID, unveränderliche Merkmale, Lesbarkeit, Stabilität, Datenschutz, Mehrkomponentenbindung und Fehlerfälle modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration, Implementierung oder Prozessfolge am Laborsystem beziehungsweise am Architekturmodell schrittweise umsetzen.
4. Funktion, Sicherheitsgrenzen, Fehlerverhalten und Nachvollziehbarkeit mit definierten Positiv-, Negativ- und Manipulationsfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine belastbare Auswahl der Authentisierungsdaten dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Standard überführen.

3. Signaturprozess in der Fertigung

Schwerpunkt: Auslesen der UID, Datenformat, privater Schlüssel, Signaturanfrage, Rückgabe, Stationsauthentisierung, Seriennummer und Taktzeit.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf und Zielkriterien für den Themenblock „Signaturprozess in der Fertigung“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Daten, Rollen und Abhängigkeiten anhand von Auslesen der UID, Datenformat, privater Schlüssel, Signaturanfrage, Rückgabe, Stationsauthentisierung, Seriennummer und Taktzeit modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration, Implementierung oder Prozessfolge am Laborsystem beziehungsweise am Architekturmodell schrittweise umsetzen.
4. Funktion, Sicherheitsgrenzen, Fehlerverhalten und Nachvollziehbarkeit mit definierten Positiv-, Negativ- und Manipulationsfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen sicheren Produktionssignaturprozess dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Standard überführen.

4. OTP- und Signaturspeicherung

Schwerpunkt: One-Time-Programmable-Bereich, reservierter Flash, Schreibschutz, Datenlayout, Verifikation, Sperren und Wiederholungsgrenzen.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf und Zielkriterien für den Themenblock „OTP- und Signaturspeicherung“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Daten, Rollen und Abhängigkeiten anhand von One-Time-Programmable-Bereich, reservierter Flash, Schreibschutz, Datenlayout, Verifikation, Sperren und Wiederholungsgrenzen modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration, Implementierung oder Prozessfolge am Laborsystem beziehungsweise am Architekturmodell schrittweise umsetzen.
4. Funktion, Sicherheitsgrenzen, Fehlerverhalten und Nachvollziehbarkeit mit definierten Positiv-, Negativ- und Manipulationsfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis ein geprüftes Speicher- und Locking-Konzept dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Standard überführen.

5. Laufzeitprüfung durch die Firmware

Schwerpunkt: öffentlicher Schlüssel, UID-Auslesung, Signaturprüfung, Start- oder Funktionsfreigabe, Fehlermeldung und sichere Ablehnung.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf und Zielkriterien für den Themenblock „Laufzeitprüfung durch die Firmware“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Daten, Rollen und Abhängigkeiten anhand von öffentlicher Schlüssel, UID-Auslesung, Signaturprüfung, Start- oder Funktionsfreigabe, Fehlermeldung und sichere Ablehnung modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration, Implementierung oder Prozessfolge am Laborsystem beziehungsweise am Architekturmodell schrittweise umsetzen.
4. Funktion, Sicherheitsgrenzen, Fehlerverhalten und Nachvollziehbarkeit mit definierten Positiv-, Negativ- und Manipulationsfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen funktionierenden Hardware-Authentisierungspfad dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Standard überführen.

6. Auftragsfertiger, Rework und Ausnahmen

Schwerpunkt: begrenzte Produktionsrechte, Stationszugang, Offline-Fertigung, Nacharbeit, Austauschbaugruppen, Ausschuss, Rücksetzung und Notfallverfahren.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf und Zielkriterien für den Themenblock „Auftragsfertiger, Rework und Ausnahmen“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Daten, Rollen und Abhängigkeiten anhand von begrenzte Produktionsrechte, Stationszugang, Offline-Fertigung, Nacharbeit, Austauschbaugruppen, Ausschuss, Rücksetzung und Notfallverfahren modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration, Implementierung oder Prozessfolge am Laborsystem beziehungsweise am Architekturmodell schrittweise umsetzen.
4. Funktion, Sicherheitsgrenzen, Fehlerverhalten und Nachvollziehbarkeit mit definierten Positiv-, Negativ- und Manipulationsfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen kontrollierten Fertigungs- und Ausnahmeprozess dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Standard überführen.

7. Audit, Mengenkontrolle und Abnahme

Schwerpunkt: Geräteinventar, Signaturprotokoll, Stückzahlabgleich, Stichprobe, Manipulationstest, Prozessfreigabe und periodische Kontrolle.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf und Zielkriterien für den Themenblock „Audit, Mengenkontrolle und Abnahme“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Daten, Rollen und Abhängigkeiten anhand von Geräteinventar, Signaturprotokoll, Stückzahlabgleich, Stichprobe, Manipulationstest, Prozessfreigabe und periodische Kontrolle modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration, Implementierung oder Prozessfolge am Laborsystem beziehungsweise am Architekturmodell schrittweise umsetzen.
4. Funktion, Sicherheitsgrenzen, Fehlerverhalten und Nachvollziehbarkeit mit definierten Positiv-, Negativ- und Manipulationsfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen revisionsfähigen Anti-Cloning-Kontrollrahmen dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Standard überführen.

Praxisübungen und Laborszenarien

• Entwurf eines Geräteidentitäts- und Signaturdatenformats.
• Modellierung einer Fertigungsstation mit Signaturanfrage und OTP-Rückschreiben.
• Implementierung einer Laufzeitprüfung für authentische und kopierte Hardware.
• Erstellung eines Rework-, Ausschuss- und Stückzahlkontrollprozesses.

Zielgruppe und Voraussetzungen

Zielgruppe: Embedded- und Produktionsentwicklung, Product Security, Fertigungs-IT, Test Engineering, Supply-Chain-Security und technische Qualitätssicherung.

Voraussetzungen: Kenntnisse in Embedded C, Produktionsprogrammierung, Geräte-UIDs und Flash- oder OTP-Speichern; Grundlagen digitaler Signaturen.

Didaktik und Arbeitsweise

Kurze Fachimpulse werden unmittelbar durch Architekturarbeit, Demonstrationen, strukturierte Implementierungsschritte, praktische Übungen und kontrollierte Fehlerfälle vertieft. Jede Übung verwendet definierte Ausgangswerte, Prüfpunkte, Negativfälle und Dokumentationsanforderungen, damit die erarbeiteten Abläufe als Entwicklungs-, Produktions- oder Betriebsstandard wiederholbar bleiben.