Evaluación de la seguridad de sistemas embebidos ante ataques EMA

Los sistemas embebidos de bajo consumo y alto rendimiento, cuya principal aplicación son los dispositivos portátiles tales como: teléfonos móviles, tabletas, consolas de juego, reproductores de música, lectores de libros etc. han experimentado un tremendo auge en los últimos años. Estos dispositivos, además de contener información confidencial (contraseñas, fotos, números de teléfono…) permiten, en su gran mayoría, realizar operaciones bajo redes inalámbricas poco seguras: como transacciones, envío de datos, acceso a cuentas personales etc. Por tanto, se hace imprescindible el análisis del nivel de seguridad alcanzado por estos dispositivos. Sin embargo, a la espera de futuros desarrollos de la estadística, todavía no existe un marco de evaluación de la seguridad totalmente satisfactorio e internacionalmente reconocido. Así por primera vez en este trabajo se evalúa la seguridad relativa de varios microprocesadores representativos del mercado de aplicaciones embebidas de bajo consumo, comparando su respuesta ante un ataque por canal lateral electromagnético. Los dispositivos seleccionados para su evaluación son: 8051 con arquitectura de 8 bits evolucionada (C8051F303 de Silicon Labs). ARM7TDMI-S de 32 bits (LPC2124 de NXP). Dos ARMCortexM3 de 32 bits nunca antes analizados ante ataques por canal lateral: con diseño de alto rendimiento (LPC1769 de NXP) y bajo consumo (STM32L152 de STMicroelectronics). Para la realización de los experimentos se desarrolla un setup propio de medida, altamente automatizado, robusto ante vibraciones y con una capacidad de muestreo superior a lo publicado hasta ahora en la bibliografía. También se propone una nueva métrica para comparar la respuesta de los dispositivos ante ataques por canal lateral, y que se apoya en la correlación estadística. Uno de los elementos cruciales en un ataque por canal lateral electromagnético es el dispositivo o sonda de medida. Las publicaciones de autores que sugieren la utilización de algún tipo de sonda, no aportan datos concluyentes. Este trabajo compara de forma novedosa la respuesta de tres tipos de sondas: dos fabricadas y comercializadas por Electrometrics EM6995 y Langer MFA-R y una tercera fabricada ad-hoc, y manualmente. Como resultado se concluye que cualquier tipo de sonda es factible de ser usada en un ataque electromagnético, aunque son mejores aquellas de alta precisión como la MFA-R de cabeza milimétrica y preamplificador integrado, que sin embargo requieren una preparación y un setup más elaborado. Como resultado final del estudio, se concluye que los dispositivos actuales ARM Cortex M3, ofrecen una seguridad inherente muy superior a la de otros microprocesadores de diseño menos elaborado, y en consecuencia es recomendable usarlos para aquellas aplicaciones cuyos requisitos de seguridad sean elevados. -------------The low power and high performance embedded systems used in mobile devices like mobile phones, tablet computers, music readers, handheld game consoles, book readers… have achieved a great success in the last years. These devices contain confidence information (keys, photographs, telephone numbers…) and usually let us doing operations over unsafe wireless networks: banking transactions, sending data, accessing to personal accounts etc. In consequence, the analysis of the security level reached by these devices is indispensable. However, there isn’t a satisfactory and internationally recognized methodology to assess security. For first time, this work assesses the relative security of several representative low power embedded microprocessors, comparing their response against Electromagnetic Side Channel Attack. The selected devices for this evaluation are: 8051 with new 8 bits architecture (Silicon Labs C8051F303). ARM7TDMI-S of 32 bits (NXP LPC2124). Two 32 bits ARMCortexM3 never before analysed against Side Channel Attacks: with high performance (NXP LPC1769) and low power specifications (STMicroelectronics STM32L152). A measurement setup has been developed to carry out this study. It’s highly automatized, robustly against vibrations and with a higher sampling rate than rest of setups showed in bibliography. Also, a new metric is proposed. It allows to compare device response against correlation side channel attack using statistical correlation. One of the essential elements of an electromagnetic side channel attack is the near field probe. The authors, whose studies suggest the use of some type of probe, do not include conclusion results. This work compares the response of three probes in a new way: Electrometrics EM6995, Langer MFA-R and ones handmade. It concludes that any type of probe is useful in an electromagnetic attack, although the use of high precision probes is recommended. For example, the MFA-R with tiny head and integrated preamplifier. Nevertheless, it requires more training and a precise setup. This study finds out that the updated devices ARM Cortex M3, have a very high security, higher than traditional ones. Therefore, the use of this type of devices in sensitive applications is advisable