Schutz vor Firmware-Hacking im (I)IoT
Digitale Signaturen verhindern manipulierte Updates
Embedded-Systeme für IoT und IIoT sind zunehmenden Gefahren durch Firmware-Hacking, manipulierte Updates und Hardware-Klonen ausgesetzt, benötigen also entsprechende Security-Techniken. Als wirksam erwiesen haben sich Tools, die verifizierte digitale Signaturen für Firmware-Updates bereitstellen.
Angenommen, ein vernetztes Fitnessgerät, das täglich Tausende von Nutzern in Fitnessstudios verwenden, wird eines Nachts ohne Vorwarnung durch einen Cyberangriff lahmgelegt. Ein Angreifer hat die Firmware manipuliert und übernimmt nun die Kontrolle über jedes einzelne Gerät. Die Nutzer können ihre Geräte nicht mehr verwenden, und der Schaden für den Hersteller ist enorm. Ein solcher Angriff schädigt nicht nur den Ruf des Herstellers katastrophal, sondern kann auch die Sicherheit der Anwender gefährden.
Im Zeitalter des Internet of Things (IoT) sind solche Szenarien leider keine Science-Fiction mehr. Die Zahl der Geräte, die durch Cyberangriffe gefährdet werden, wächst kontinuierlich – und dabei ist die Firmware oft das schwächste Glied in der Sicherheitskette. Genau hier kommt emSecure von Segger Microcontroller ins Spiel: Ein Tool, das digitale Signaturen für Embedded-Systeme bereitstellt und Geräte vor Manipulationen und dem Klonen schützt.
Die unsichtbare Bedrohung: Manipulation der Firmware
Firmware-Angriffe sind besonders tückisch, weil sie tief im System verankert sind und oft unbemerkt bleiben. Angreifer können die Firmware so manipulieren, dass sie die Kontrolle über Geräte übernehmen, ohne dass die üblichen Sicherheitsmechanismen wie Firewalls oder Antivirensoftware eingreifen. In vielen Fällen sind diese Manipulationen nicht sofort erkennbar und können über längere Zeit unbemerkt bleiben. Das macht sie umso gefährlicher.
emSecure als Lösung
emSecure bietet eine einfache, aber wirksame Methode, um diese Bedrohungen zu bekämpfen. Dazu werden digitale Signaturen genutzt, die mit einem privaten Schlüssel erzeugt und mit einem öffentlichen Schlüssel verifiziert werden. Jedes Firmware-Update wird vom Hersteller mit einem privaten Schlüssel signiert. Das Gerät prüft anschließend, ob das Update mit dem öffentlichen Schlüssel verifiziert werden kann. Ist dies nicht möglich, wird das Update gestoppt – ein Schutzmechanismus, der Manipulationen fast unmöglich macht.
Diese digitale Signatur funktioniert wie ein unsichtbares Siegel, das sicherstellt, dass nur authentische Firmware aus vertrauenswürdigen Quellen auf das Gerät aufgespielt wird. Selbst wenn es einem Angreifer gelingt, das Update zu stehlen oder zu verändern, kann das Gerät die Manipulation erkennen und das schadhafte Update verweigern.
Ein bewährtes System für hohe Sicherheit
Die digitale Signatur von emSecure beruht auf dem RSA-Kryptosystem, das zu den zuverlässigsten Verschlüsselungsverfahren der Welt gehört. Mit 2048-Bit-Schlüsseln bietet es eine zuverlässige Schutzbarriere gegen Angriffe. Diese Schlüssellänge ist in der Praxis so gut wie unknackbar und bietet langfristige Sicherheit. emSecure ermöglicht außerdem die Verwendung von Schlüsseln mit bis zu 16.384 Bit und bietet somit eine zusätzliche Sicherheitsstufe.
Schnelligkeit ohne zusätzlichen Speicher
Einer der größten Vorteile von emSecure ist seine Effizienz. So wird die Signaturprüfung in einem typischen Mikrocontroller mit 200 MHz in weniger als 45 ms durchgeführt und ist damit schneller als ein Augenzwinkern. Gleichzeitig benötigt das System keinen zusätzlichen Speicher, weil die Verifikation ausschließlich auf dem Stack erfolgt. Auch Geräte mit begrenzten Ressourcen können somit von der Sicherheitslösung profitieren, ohne dass die Leistung beeinträchtigt wird.
Schutz vor dem Klonen von Geräten
Neben dem Schutz vor Hacking bietet emSecure auch eine robuste Lösung gegen das Klonen von Geräten. Geräte, die mit emSecure ausgestattet sind, tragen eine digitale Signatur, die auf Hardwaremerkmalen wie etwa der Mikrocontroller-ID beruht. Diese Signatur wird bei jedem Update überprüft. Sollte das Gerät kopiert werden, erkennt das Originalgerät die Fälschung, weil die Signatur nicht übereinstimmt.
Dies ist besonders wichtig, weil das Klonen von Geräten in vielen Branchen ein ernstzunehmendes Problem darstellt. Klonprodukte sind nicht nur für den Hersteller ein Problem, sondern können auch die Sicherheit der Endverbraucher gefährden. Mit emSecure wird der Versuch, Geräte zu kopieren und illegal weiterzuverkaufen, praktisch unmöglich.
Einfache Integration, starke Wirkung
emSecure ist eine rein softwarebasierte Lösung, die sich leicht in bestehende Systeme integrieren lässt. Die Implementierung ist unkompliziert und dauert meist weniger als einen halben Tag. Das Tool ist so konzipiert, dass es sich mit einer Vielzahl von Mikrocontrollern und in unterschiedlichen Produktionsumgebungen einsetzen lässt. Hersteller können ihre Geräte somit schnell absichern, ohne den Produktionsprozess zu verlangsamen.
Flexibilität bei der Schlüsselerzeugung
Die Schlüsselerzeugung in emSecure erfolgt entweder zufällig oder mit einer Passphrase. Diese Flexibilität ermöglicht es, den privaten Schlüssel nur bei Bedarf zu generieren, und stellt sicher, dass er nie dauerhaft gespeichert werden muss. Dadurch, dass der Schlüssel nur für die Dauer der Signaturerstellung im System verbleibt, erhöht sich die Sicherheit weiter.
emSecure als Tool für die Sicherheit von Embedded-Systemen
Die Bedrohung durch Cyberangriffe auf Firmware ist real und wird auch in Zukunft weiter zunehmen. emSecure bietet eine effektive und leicht zu implementierende Lösung, die Geräte vor Manipulationen schützt und das Klonen von Produkten verhindert. Dank seiner hohen Sicherheit, Effizienz und einfachen Integration ist emSecure eine geeignete Wahl für Entwickler, die ihre Embedded-Systeme langfristig schützen wollen.
Die Autorin:
Bianca Schmidt ist Technische Redakteurin bei Segger Microcontroller.
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