Sistemas a laser Injeção de falhas

A injeção de falhas por laser (LFI) é uma técnica de teste de segurança de hardware que utiliza pulsos de laser altamente controlados para perturbar temporariamente o funcionamento de um dispositivo semicondutor. Ao direcionar esses pulsos para regiões específicas de um chip durante operações críticas para a segurança, os engenheiros podem induzir falhas e observar como o dispositivo responde. Isso ajuda a identificar vulnerabilidades, validar contramedidas e avaliar a resistência contra ataques de falhas no mundo real.

Todas as três técnicas introduzem falhas, mas diferem na forma como a falha é gerada.

• A injeção de falha de tensão perturba a fonte de alimentação do dispositivo.
• A injeção eletromagnética de falhas (EMFI) injeta falhas por meio de pulsos eletromagnéticos.
• A injeção de falhas por laser utiliza energia laser concentrada para atingir uma área específica do silício.

Como um laser pode ser focado em regiões extremamente pequenas de um chip, ele geralmente oferece maior precisão espacial do que outras técnicas de injeção de falhas.

A injeção de falhas por laser é comumente utilizada para investigar:

• Vulnerabilidades criptográficas
• Vulnerabilidades do Secure Boot
• Contornamento da autenticação
• Problemas de corrupção de memória
• Eficácia das contramedidas
• Resistência a ataques de falha

Essa técnica é particularmente valiosa para compreender como partes específicas de um circuito se comportam em condições de falha.

Normalmente, sim. Para a injeção de falhas por laser, o pacote do chip geralmente precisa ser aberto (desencapsulado) para que o laser tenha um caminho óptico desobstruído até o silício. Dependendo da arquitetura do dispositivo e dos objetivos da avaliação, os ataques podem ser realizados tanto pelo lado frontal quanto pelo lado traseiro do die.

Um ataque pela face frontal tem como alvo a superfície superior do chip semicondutor, onde as camadas metálicas e os circuitos estão acessíveis.

Um ataque pela parte traseira tem como alvo o chip através do substrato de silício, a partir da parte traseira do die. As abordagens pela parte traseira são frequentemente utilizadas quando as camadas metálicas na parte frontal impedem o acesso aos circuitos essenciais para a segurança.

O método mais adequado depende da tecnologia de semicondutores e do objetivo da avaliação.

Diferentes comprimentos de onda interagem de maneiras diferentes com os materiais semicondutores e as estruturas dos dispositivos.

A escolha do comprimento de onda adequado pode ajudar a otimizar:

• Profundidade de penetração do silício
• Visibilidade do alvo
• Precisão do ataque
• Eficácia na detecção de falhas

Diferentes tecnologias de semicondutores, tipos de encapsulamento e objetivos de avaliação podem exigir comprimentos de onda distintos para se alcançar os resultados desejados na injeção de falhas.

Um sistema de injeção de falhas com laser duplo permite que duas fontes de laser independentes sejam controladas em uma única configuração de avaliação. Isso permite que os engenheiros de segurança realizem cenários avançados de ataque que possam exigir múltiplos eventos de falha em diferentes locais ou momentos.

Alguns dispositivos modernos incorporam contramedidas sofisticadas que podem não ser afetadas por um único evento de falha. Uma configuração com dois lasers permite realizar avaliações mais avançadas, possibilitando que falhas sejam introduzidas simultaneamente ou sequencialmente em diferentes áreas do dispositivo.

Os chips modernos reúnem vários blocos funcionais em um espaço reduzido, e muitas contramedidas são projetadas para detectar perturbações generalizadas (como uma oscilação de tensão em todo o chip), mas podem não detectar uma falha altamente localizada. A identificação precisa permite que os avaliadores testem se uma parte específica da lógica protegida pode ser perturbada individualmente — a mesma técnica que um invasor sofisticado utilizaria.

Sim. Os sistemas a laser da Keysight se integram ao software Inspector para oferecer suporte à automação de testes, ao gerenciamento de campanhas, à análise de falhas e a avaliações de segurança repetíveis. O Inspector pode ser usado para controlar o posicionamento do laser, coordenar fluxos de trabalho de ataque, automatizar sequências de testes e gerenciar resultados de avaliação, ajudando as equipes de segurança a realizar campanhas de injeção de falhas mais eficientes e reproduzíveis.

Embora a injeção de falhas a laser seja uma das técnicas de injeção de falhas mais avançadas disponíveis, os modernos sistemas a laser e softwares de automação a tornam cada vez mais acessível a laboratórios de avaliação, empresas de semicondutores, centros de certificação e equipes de segurança de produtos. As organizações geralmente começam com avaliações de vulnerabilidades direcionadas e passam a adotar cenários de ataque mais avançados à medida que seus requisitos de testes de segurança evoluem.