IC 芯片的安全问题及其缓解方法

现代技术的基本组成部分是集成电路 (IC) 芯片，为从计算机、智能手机到重要基础设施系统的各种设备提供动力。由于其体积小、性能卓越和功耗低，它们彻底改变了行业，并使以前闻所未闻的创新和网络水平成为可能。

然而，由于 IC 芯片的广泛采用和广泛集成，人们对 IC 芯片安全性的担忧日益加剧。

由于集成电路 (IC) 存在于我们数字生活的各个方面，恶意行为者可能会利用它们的弱点来达到各种险恶的目的。为了更好地了解集成电路 (IC) 芯片安全的复杂世界，本文将检查设计、制造和部署过程中存在的众多漏洞。此外，它还旨在提供全面的指导和实用的缓解技术来解决这些安全问题，并在不断变化的威胁环境中保护集成电路芯片的完整性和鲁棒性。

了解 IC 芯片的安全问题

尽管集成电路 (IC) 芯片构成了现代技术的基础，但它们仍容易受到多种安全问题的影响，从而使其完整性和性能面临风险。这里讨论的漏洞包括软件、硬件和供应链威胁。每一种威胁都对 IC 芯片的安全提出了一系列独特的挑战。

硬件漏洞

硬件木马的存在，即制造过程中引入的恶意更改，是硬件中可能发现的最严重的漏洞之一。这些木马存在隐藏特征，允许非法访问或干扰集成电路芯片运行的风险。还可以通过旁道攻击从芯片中检索机密信息，这不需要直接访问芯片的基本组件。这些攻击利用了本不该发生的信息泄露，例如利用电力或电磁辐射。例如，故障注入和微探测是攻击者可能用来更改或提取集成电路 (IC) 芯片数据的物理攻击。物理攻击的其他示例包括微探测和故障注入。这些攻击危害了这些芯片的安全，构成了相当大的危险。此外，质量低于平均水平的假冒芯片或故意更改的芯片有可能渗透系统并侵入供应链，这将产生严重影响。

供应链风险

这是集成电路芯片安全另一个令人担忧的关键领域，那就是供应链。当供应链缺乏透明度时，确定集成电路芯片的来源就变得更加困难。因此，产品被篡改或销售假冒产品的风险增加。在许多情况下，购买集成电路芯片的企业依赖于第三方供应商。这使得这些企业很容易受到超出其直接控制范围的供应链风险的影响。雪上加霜的是，未经授权访问专有设计或制造技术可能会产生修改或伪造的集成电路（IC 芯片）。这增加了知识产权盗窃的风险，这已经是一个相当大的问题。

软件相关威胁

与软件相关的漏洞进一步加剧了与 IC 设备相关的安全问题。固件利用是一种利用固件中的漏洞（例如 BIOS 和设备驱动程序中发现的漏洞）来威胁集成电路芯片和其他连接系统安全的方法。通过将恶意软件放入集成电路（IC）中，恶意软件注入使得持续和隐秘的攻击能够绕过通常使用的安全措施。由于集成电路芯片没有安全启动程序，因此它们很容易受到固件操纵和未经授权代码的执行。这使得他们可以采用各种不同的方式利用漏洞。

现实世界的例子

一些现实情况证明了安全问题对集成电路（IC）芯片和相关系统的影响。研究人员在 2018 年展示了硬件木马在制造过程中进行的微小更改如何可能危及微处理器的安全。 2018年，Spectre和Meltdown漏洞被公开。这些漏洞影响了全球数十亿台设备，并允许利用旁道攻击从 IC 芯片中提取敏感数据。整个供应链都需要采取强有力的安全措施，关键基础设施系统中假冒IC芯片的激增就证明了这一点，这也引发了人们对这些系统完整性和可靠性的担忧。

这些插图强调了处理集成电路整个生命周期（从设计和制造到部署等）的安全问题是多么重要。组织可以通过了解不同的漏洞并实施有效的缓解技术来改善 IC 芯片的安全状况并保证其所支持的系统的可靠性。

缓解 IC 芯片的安全问题

安全设计和验证

在解决集成电路 (IC) 芯片的安全问题时，安全设计和验证方法是必要的。这是因为这些过程确保了组件硬件的稳健性和完整性。应优先考虑硬件安全功能的实现，并从设计过程一开始就采用形式化验证方法。加密原语、安全启动过程和基于硬件的隔离等硬件安全功能可以显着提高集成电路芯片对各种攻击的抵抗力。

此外，与信誉良好的半导体代工厂合作对于大幅降低与制造过程相关的安全风险至关重要。通过实施严格的安全要求和透明的供应链管理，受人尊敬的代工厂降低了硬件木马或假冒芯片进入生产线的可能性。在将集成电路用于关键系统之前，必须进行包括身体和认知评估在内的全面检查。这有助于确保电路真实且状况良好。

供应链保障

为了增强供应链安全，公司需要采取强有力的控制措施来评估和降低与外部供应商合作相关的风险。验证 IC 芯片供应商的可靠性和可信度需要进行广泛的供应商评估和尽职调查。这需要评估供应商的安全协议、行业规范的遵守情况以及生产安全商品的历史。

此外，通过利用硬件信任根技术和可信平台模块 (TPM)，可以提高 IC 芯片在其整个生命周期内的安全性。 TPM 的加密和安全存储功能使系统完整性检查和非法更改检测成为可能。硬件信任根机制确保固件和软件组件在执行前的合法性，为系统引导提供安全基础。

运行时保护和监控

运行时保护和监控对于实时识别和减轻安全威胁至关重要。这是对设计和采购阶段采取的积极措施的补充。组织在部署入侵检测系统（通常称为 IDS）时可以监控网络流量并发现可能表明 IC 芯片被篡改或利用的异常行为。入侵检测系统 (IDS) 可以识别未经授权的访问尝试、恶意软件的引入或可疑数据泄露活动，从而实现快速响应和缓解措施。

必须有持续的监控机制来保持集成电路芯片和相关系统的运行时完整性和弹性。在运行时完整性测试期间，定期检查固件、软件和配置设置的完整性，以识别任何非法更改或与预期行为的偏差。这可以通过加密校验和、数字签名和完整性测量架构 (IMA) 来实现，从而保证集成电路芯片在其整个生命周期内保持可信和安全。

此外，实施安全固件更新机制对于解决漏洞和确保集成电路芯片的安全性长期保持至关重要。快速固件更新应进行加密签名、加密和身份验证，以防止篡改或非法安装有害固件。此外，企业应实施安全启动协议，以验证整个启动过程中固件的有效性和完整性。这将减少基于固件的攻击的危险，例如 Rootkit 或 Rootkit。

结论

总之，必须采取全面的方法来保护集成电路芯片免受潜在的安全风险，包括安全设计、警惕的供应链管理和持续的芯片监控。通过优先部署硬件安全功能、与知名代工厂合作以及利用 TPM 和 IDS 解决方案等现代技术，组织可以增强 IC 芯片抵御损坏并保持系统完整性的能力。

主动采取措施对于有效应对复杂的 IC 芯片安全形势至关重要。通过采用本文中概述的最佳实践，组织可以降低风险并保护其数字资产免受不断变化的威胁。为了确保长期生存能力和可信度，企业必须在 IC 芯片采购、设计和部署流程中优先考虑安全性。

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