Article de référence | Réf : IN175 v1

Perspectives et évolutions
Protection des architectures hétérogènes sur FPGA - Approche par pare-feux matériels

Auteur(s) : Pascal COTRET, Guy GOGNIAT

Date de publication : 10 févr. 2014

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RÉSUMÉ

Les systèmes embarqués font désormais partie intégrante de la vie quotidienne. Ces systèmes peuvent occasionnellement manipuler des données sensibles liées à l'utilisateur ou au système lui-même : la sécurité des données devient un paramètre important du cycle de développement. Dans le cadre de cet article, nous proposons d'illustrer une solution sécurisée d'une architecture simplifiée implémentée sur un composant reconfigurable FPGA. Les techniques proposées peuvent être utilisées dans différentes applications.

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ABSTRACT

Protection of heterogeneous architectures on FPGA. An approach based on hardware firewalls

Embedded systems are part of our daily life. These systems may handle critical data related to the final user or the system itself: security has become an important point in the development cycle. In this document, we illustrate a secured solution for a simplified architecture implemented on a FPGA reconfigurable chip. We will also see that mechanisms proposed here can be applied to several applications.

Auteur(s)

  • Pascal COTRET : Attaché temporaire d'enseignement et de recherche - École nationale supérieure des sciences appliquées et de technologie (ENSSAT) de l'Université de Rennes 1 à Lannion, laboratoire IRISA (équipe-projet CAIRN), France

  • Guy GOGNIAT : Professeur des universités - Laboratoire Lab-STICC, université de Bretagne-Sud à Lorient, France

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : Techniques de sécurité et cryptographie, Architecture des systèmes

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : circuits reconfigurables FPGAs

Domaines d'application : Sécurité, cryptographie, systèmes embarqués, architectures matérielles

Principaux acteurs français

Pôles de compétitivité : Image et Réseaux, Solutions communicantes sécurisées, Systematic

Centres de compétence : Direction Générale de l'Armement – Maîtrise de l'Information

Industriels : Thalès Communications &Security, Morpho, PME (Secure-IC, INVIA, Intrinsic-ID…)

Autres acteurs dans le monde : Gemalto

Contact : M. Pascal COTRET, [email protected]

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KEYWORDS

digital security   |   cryptography   |   FPGA chips   |   firewall   |   Embedded systems   |   electronics   |   FPGA   |   multiprocessors

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in175


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4. Perspectives et évolutions

En résumé, la solution développée sur circuit FPGA doit être portable dans le monde des SoC (System-on-Chip  ). Par extension, il est également intéressant d'étudier la portabilité de la solution sur circuit ASIC (non reconfigurable), voire sur une plateforme hétérogène combinant un circuit FPGA et un processeur en dur (plateforme Zynq de Xilinx, par exemple).

Du fait que la solution utilise un protocole de communication développé par ARM, on peut également imaginer la compatibilité de la solution avec la technologie TrustZone  qui propose un environnement sécurisé plus complet au niveau matériel et logiciel (en employant notamment des techniques de virtualisation). La solution présente des résultats encourageants en termes de temps de traitement mais ils pourraient probablement être améliorés en utilisant des techniques de pipeline.

Enfin, un dernier point concerne la résistance aux attaques. La sécurité est un éternel jeu du « chat et de la souris » entre les attaquants qui cherchent des failles et les ingénieurs qui proposent des mesures de protection. Il est donc important d'étendre la résistance de la solution proposée à d'autres types d'attaques telles que par exemple les attaques par canaux cachés.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - RAVI (S.), RAGHUNATHAN (A.), KOCHER (P.), HATTANGADY (S.) -   Security in embedded systems : Design challenges.  -  Journal ACM Transactions on Embedded Computing Systems (2004).

  • (2) - XU (Y.-L.), PAN (W.), ZHANG (X.-G.) -   Design and implementation of secure embedded systems based on Trustzone.  -  International Conference on Embedded Software and Systems (2008).

  • (3) - McGREW (D.), VIEGA (J.) -   The security and performance of the Galois-Counter Mode (GCM) of operation.  -  Rapport technique, Cisco Systems (2004).

  • (4) - ARM -   AMBA AXI and ACE protocol specification AXI3, AXI4 and AXI4-Lite, ACE and ACE-Lite.  -  Rapport technique, ARM (2012).

  • (5) - KOCHER (P.), LEE (R.), MCGRAW (G.), RAGHUNATHAN (A.), RAVI (S.) -   Security as a new dimension in embedded system design.  -  Design Automation Conference (2004).

  • (6) - COTRET (P.), CRENNE (J.), GOGNIAT (G.), DIGUET (J.-P.) -   Bus-based...

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