硬體攻擊已成為日益嚴重的隱憂

嵌入式系統正變得越來越強大、互聯性越來越高,也面臨越來越多的安全風險。與此同時,針對硬體的攻擊手段也在迅速演變,不僅限於軟體漏洞利用,更延伸至側通道分析(SCA)和故障注入(FI)等物理攻擊技術。

在開發後期修正硬體漏洞不僅成本高昂,往往也不切實際;而在某些情況下,一旦裝置出貨,便根本無法修正。隨著監管環境日益嚴格——包括《網路韌性法》(CRA)、《電器設備指令》(RED)及歐盟通用標準——如今已要求提供更強大且更具說服力的安全保證。

加上產品上市時間的壓力日益增加,企業需要及早、有效且可重複的裝置安全測試。隨著越來越多產業依賴安全的嵌入式系統,團隊不僅需要工具,還需要一套清晰且可擴展的架構,以建立內部裝置安全能力。

為何要建立裝置安全測試實驗室?

裝置安全性並非一次性認證活動,而是一個貫穿開發、驗證及長期產品支援的持續性測試流程。建立內部裝置安全實驗室,能為組織帶來外部測試無法提供的掌控力、速度與可視性。

保護裝置與敏感資產

保護加密金鑰與韌體,防止克隆或逆向工程,並確保裝置在異常情況下仍能安全運作。

降低風險與長期成本

執行過程中,用於觀察及影響物理行為所需的設備組合。

符合監管要求與客戶期望

在滿足企業及受監管行業的安全要求之同時,亦須符合新興法規及認證方案(CRA、RED、EU CC)。

加速開發並建立專業能力

透過持續的內部驗證來縮短開發週期,同時在組織內部建立並維持資安專業能力。

裝置安全實驗室的架構

無論所屬產業或發展階段為何,每個裝置安全實驗室皆建基於相同的四大基礎要素。這些要素共同構成了一套靈活的架構,能夠從初步實驗逐步擴展至高可信度驗證。

被測裝置

您的被測裝置(DUT),亦稱為評估目標(TOE),可以是任何嵌入式系統、晶片或安全元件

硬體

執行過程中,用於觀察及影響物理行為所需的設備組合。

軟體

直接連接至硬體及目標,以進行資料擷取、分析與解讀。

培訓與專業知識

持續培訓至關重要,因為每年都會出現新的攻擊途徑,而要進行有效的測試,必須對 SCA、FI 以及緩解策略有深入的了解。

運作原理

並不存在單一的「標準」裝置安全實驗室。每種實驗室架構都取決於測試內容、對目標裝置的了解程度,以及需要應對的威脅類型。實驗室的建置需結合適當的目標裝置準備、硬體能力、軟體分析,以及專家操作。

被測裝置 (DUT)

談到嵌入式安全測試時,主要針對以下幾類目標:

  • SoC(系統單晶片)。
  • FPGA(現場可編程閘陣列)。
  • ASIC(特定用途積體電路)。
  • 智慧卡與安全微控制器。

一切由此開始,被測裝置(DUT)已安裝到位、接通電源,並已準備好進行穩定且可重複的測量。

衛星
飛行中的直升機

硬體

每個實驗室的核心皆為 PXI 嵌入式安全測試平台,它是整套系統的「心臟」與「大腦」。該平台以無顯示器模式運作,同時兼具示波器、時序控制器、同步引擎及工作站的功能。

接著,您可添加一項或多項攻擊與偵察能力:

  • 電源:測量與控制電源消耗。
  • 時鐘:在時鐘訊號中注入精確的定時異常。
  • 電磁(EM):觀察電磁洩漏或注入電磁故障。
  • 雷射(光學):執行 精確的光學故障注入。

這些功能可視裝置架構及測試目標,選擇單獨使用或組合使用。

Inspector 軟體套件

Inspector 軟體套件是執行完整側通道分析 (SCA) 與故障注入 (FI) 專案的統一平台,支援從資料擷取到安全洞察的完整流程。

Inspector 提供一致的端到端工作流程,讓團隊能夠在單一環境中進行量測、處理與分析訊號,並評估裝置在故障條件下的運作行為。

  • 旁路分析(SCA): 透過電力、電磁或光學行為,識別 並量化資訊外洩的情況。
  • 故障注入(FI):主動干擾執行流程,以揭露系統弱點並評估對策。

透過將 SCA 與 FI 整合於單一平台,Inspector 讓團隊能夠利用一致的工作流程以及共享的計時與測量基礎架構,從觀察漏洞無縫過渡到主動驗證裝置安全性。

Inspector 憑藉逾二十年的裝置安全專業經驗所打造,具備模組化與可擴充性,支援廣泛的裝置、演算法及保障等級。

顯示航太與國防設備運作狀況的螢幕
大學教育

培訓與生命週期支援

一個成功的實驗室不僅需要工具,更需要專業的操作人員。每年都會出現新的攻擊手段、防禦措施及法規。

是德科技透過以下方式支援各團隊:

  • SCA 與 FI 的必修訓練。
  • 持續的軟體更新。
  • 新的硬體功能。
  • 在整個資安生命週期中提供專業支援。

核心構成要素

裝置安全實驗室是由模組化硬體元件所建構而成,這些元件協同運作,用以觀察、測量並影響裝置的物理行為。雖然實驗室的配置會因目標與保證等級而異,但它們皆仰賴相同的核心組件,從基於 PXI 的儀器設備,到電源、電磁及光學攻擊能力皆然。

哪些產業需要裝置安全測試實驗室

儘管各產業在產品、法規或安全保證層級上有所不同,但其底層的嵌入式系統與攻擊面仍具相似性。因此,裝置安全實驗室雖具備共通的基礎元件,但測試深度與所需能力則因市場而異。

半導體

測試內容

安全開機、加密引擎、客製化晶片。

為什麼他們需要實驗室

驗證抗物理攻擊能力,並為 SESIP/PSA/CC 做好準備。

主要目標

高可靠性矽晶片驗證。

政府與國防

測試內容

任務關鍵型或僅部分有文件記錄的嵌入式系統。

他們為何要建立實驗室

評估在面對先進威脅時的風險暴露程度與營運韌性。

主要目標

國家級評估能力。

鑑識

測試內容

被扣押、舊式或黑盒裝置。

他們為何要建立實驗室

安全地提取資料,並分析隱藏或異常的行為。

主要目標

可重複且無損的證據分析。

安全實驗室

測試內容

提交認證的商用產品。

他們為何要建立實驗室

執行符合標準且具可擴展性的 SCA/FI 測試。

主要目標

認證級別的評估(CC、EMVCo、ISO/IEC)。

常見問題

不。該實驗室的設計旨在支援不同經驗層級的團隊。透過引導式工作流程、Inspector 軟體以及結構化的培訓計畫,即使團隊初次接觸 SCA 或 FI 技術,也能迅速提升工作效率。

側通道分析與故障注入針對同一安全問題的不同面向,若能結合使用,效果最為顯著。

SCA 能揭示裝置可能透過其物理行為(例如功耗或電磁輻射)無意間洩露哪些資訊。另一方面,FI 則用於主動中斷程式執行,藉此揭露弱點,並驗證安全機制在故障狀態下是否能如預期般運作。

透過在單一實驗室環境中整合 SCA 與 FI,團隊能夠利用相同的目標配置、計時基礎架構及測量鏈,從觀察洩漏現象無縫過渡到主動測試防禦措施。這種整合式方法能對裝置的安全狀態進行更貼近實際且全面的評估。

Core PXI 嵌入式安全測試平台旨在原生支援 SCA 與 FI,使測試工作流程能夠保持一致且可重複,而無需將其視為獨立或相互隔離的領域。

是的。所有實驗室級別均採用模組化設計,並建基於相同的底層架構。您可以從基本配置開始,並隨著測試需求的演變,逐步透過新增硬體功能、軟體模組或額外工作站來擴充系統。

該實驗室系統能自然地配合貴組織的規模進行擴展。從單一基於 PXI 的測試平台開始,您無需更換初期投資的設備,即可逐步擴展至多操作員或多功能環境。隨著系統成熟度的提升,您可以逐步增加硬體模組、探針及 Inspector 軟體授權。

是的。同一套實驗室架構可貫穿整個產品生命週期,從晶片前階段、早期韌體驗證及晶片特性分析,到反制措施評估與高保障級別測試皆可適用。此方法論符合歐盟通用標準(CC)、CRA 以及類似評估方案中普遍採用的實務做法。

入門級配置(例如「My First Lab」)可在數天內投入運作。涉及電磁(EM)或雷射功能的進階配置,則可能需要額外的安裝與設定時間。無論何種情況,我們皆提供培訓與導入服務,以加速實現價值。

是的。是德科技提供持續的軟體更新、全球校準服務、預防性維護,以及涵蓋 SCA、FI 及進階檢測方法的廣泛培訓課程。這確保您的實驗室能隨著裝置、威脅及標準的演進,持續保持高效運作。

所有實驗室等級皆採用相同的 PXI 基礎架構,這意味著您可從單一工作台起步,無需更換初期設備即可擴展至多操作員或多功能配置。隨著系統成熟度的提升,硬體模組、探針及 Inspector 軟體授權亦能自然地隨之擴充。

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