Аппаратная безопасность

Аппара́тная безопа́сность — область, возникшая из криптографической инженерии, охватывающая разработку аппаратного обеспечения, контроль доступа, защищённые многопользовательские вычисления, безопасное хранение ключей, обеспечение подлинности кода, а также меры для обеспечения безопасности производственно-сбытовой цепочки создаваемого продукта и другие задачи^[1][2][3][4].

Аппаратный модуль безопасности (англ. hardware security module, HSM) — это физическое вычислительное устройство, предназначенное для защиты и управления цифровыми ключами, обеспечения надёжной аутентификации и предоставления аппаратного криптографического ускорения. Такие модули традиционно реализуются в виде плат расширения или внешних устройств, подключаемых непосредственно к компьютеру или сетевому серверу.

В области аппаратной безопасности существует мнение, что главное отличие аппаратных средств защиты от программных с применением «не тьюринг-совместимой» логики — исходной комбинационной логики или простейших конечных автоматов; этот подход не является единственным определяющим признаком аппаратной безопасности. Один из подходов, получивший название «хардсек», использует программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) для реализации не тьюринг-совместимых средств безопасности, что позволяет сочетать защищённость аппаратных решений с гибкостью программных^[5].

Аппаратная закладка — это бэкдор, реализованный средствами аппаратного обеспечения. Близким по смыслу понятием является аппаратный троян — злонамеренное изменение электронных систем, особенно применительно к интегральным схемам^[1][3].

Физическая неклонируемая функция (англ. physical unclonable function, PUF)^[6][7] — физический объект, реализующий уникальную функцию, легко поддающийся оценке, но труднопредсказуемый. Индивидуальный экземпляр PUF должен быть легко изготавливаемым, но практически невозможным к точному воспроизведению, даже если известен сам производственный процесс. В этом смысле PUF является аппаратным аналогом односторонней функции. Название «физическая неклонируемая функция» может вводить в заблуждение, так как некоторые PUF-контуры клонируемы, а большинство подвержены шуму и не удовлетворяют строгим математическим требованиям к функции. В современных условиях PUF обычно реализуются во встроенных интегральных схемах и применяются в приложениях с высокими требованиями к защите. Один из вариантов PUF основан на сравнении частот кольцевых генераторов, различающихся из-за технологических вариаций при изготовлении микросхем^[8].

По статистике организаций, значительная часть атак, направленных на конфиденциальные данные и ресурсы, совершается сотрудниками самих организаций^[9].