Presseinformation

Schutzmantel für Eingebettete Systeme

30. Oktober 2018

Datensicherheit und Manipulationsschutz elektronischer Systeme werden im digitalen Zeitalter immer wichtiger. Eine an den Fraunhofer Instituten EMFT, IMS und AISEC entwickelte Manipulationsschutzfolie implementiert die Sicherheit schon auf Hardwareebene.

© Fraunhofer EMFT/Bernd Müller
Manipulationsschutzfolie, die um ein Elektronikgehäuse gewickelt wurde

Nicht jeder Einbrecher braucht eine Brechstange – manchen genügt ein Bohrer, der dünner als ein Millimeter ist, um an die Beute zu kommen: Informationen und Daten auf einem Chip. Gelingt der Angriff, kann das gravierende Folgen haben, vor allem in sensiblen Bereichen wie kritischer Infrastruktur, im Banken- und Finanzwesen oder im Gesundheitsbereich. Unternehmen und kriminelle Hacker liefern sich seit langem ein heftiges Wettrennen und die technologischen Kniffe werden immer ausgefeilter. 

„Vor diesem Hintergrund reicht es nicht mehr aus, den Manipulationsschutz ausschließlich auf Softwareebene anzusiedeln“, sagt Martin König von der Fraunhofer EMFT. In der Zusammenarbeit zwischen den Fraunhofer-Instituten EMFT, AISEC und IMS ergänzen sich die Kompetenzen aus den Bereichen Folienentwicklung, Sicherheit und Mikroelektronik, um Chips schon auf Systemebene vor unerwünschten Angriffen zu schützen: Die innovative Lösung besteht aus einer Manipulationsschutzfolie mit einer elektrisch leitfähigen Gitterstruktur, die um die gesamte Platine gewickelt wird. „Nach dem Start werden individuelle Fertigungsschwankungen in der Folie als Physical Unclonable Function (PUF) vermessen, um die Unversehrtheit von innen heraus zu überprüfen“, erklärt Matthias Hiller vom Fraunhofer AISEC. „Nur im Falle einer völlig intakten Folie können gespeicherte Daten entschlüsselt werden.“ Wird das Gitter im Betrieb beschädigt, initiiert dies automatisch ein Löschen der kritischen Informationen wie zum Beispiel kryptografischer Schlüssel.

Das System bietet einen zuverlässigen Schutz bei Bohrangriffen bis zu einem Durchmesser von 300 µm. Es gibt aber bereits Ansätze, um diesen Schutz noch weiter zu verbessern.. Schon während der Entwicklungsphase dürfen sich die Fraunhofer-Forscher über Interesse aus der Industrie freuen. „Das Feedback von potenziellen Kunden, die sich unsere Lösung schon näher angesehen haben, hilft uns sehr, um unsere Schutzfolie noch stärker auf die Bedürfnisse der späteren Nutzer auszurichten“, so König. Um die Schutzfolie weiter auf den Einsatz in der Praxis vorzubereiten, wird das Forscherteam sie außerdem in komplexen Angriffsszenarien ausgiebig auf Sicherheitslücken testen. „Um die Schutzwirkung unserer Folie zu wahren, ist auch die Integrität der integrierten Messschaltungen ausgiebig zu prü-fen“, sagt Alexander Stanitzki vom Fraunhofer IMS. Kriminelle Datendiebe dürften es in Zukunft also schwerer haben, an die begehrten Informationen im Inneren der Chips heranzukommen. 

Auf der diesjährigen Electronica Messe vom 13.-16. November haben Interessierte die Möglichkeit, die Manipulationsschutzfolie genauer anzusehen: Am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle C5 Stand 426.

 

 

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC ist eine der international führenden Einrichtungen für angewandte Forschung im Bereich IT-Sicherheit. Das Kompetenzspektrum erstreckt sich von Embedded und Hardware Security, über Automotive und Mobile Security bis hin zu Sicherheitslösungen für Industrie und Automation. Zudem bietet Fraunhofer AISEC in seinen modernen Testlaboren die Möglichkeit zur Evaluation der Sicherheit von vernetzten und eingebetteten Systemen, von Hard- und Software-Produkten sowie von Web-basierten Diensten und Cloud-Angeboten. Das Fraunhofer AISEC entwickelte die Sicherheitsarchitektur, um die physikalische Einzigartigkeit jeder Folie nutzbar zu machen und gleichzeitig Angriffe zu erkennen, wie auch praktische Zuverlässigkeits- und Angriffstests bestätigten. Dazu ergänzend wurden neuartige Fehlerkorrekturalgorithmen und eine Software-Anbindung an das zu schützende System erarbeitet.  Ansprechpartner: Dr.-Ing.

Matthias Hiller l Phone +49 89 32299 86-162 |  matthias.hiller@aisec.fraunhofer.de

Die Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT bringt sich mit ihren Kompetenzen in gedruckter flexibler Elektronik in das Projekt ein. Sie hat im Projekt eine Folie mit elektrisch leitfähiger Gitterstruktur mit Line und Space von 100 µm entwickelt. Umhüllen der zu schützenden elektrischen Baugruppe stellt hohe Anforderungen an die Biegsamkeit der Elektroden auf der Vorder- und Rückseite der kapazitiven Schutzfolie. Der Auswertechip wurde mittels der Infrastruktur an der Fraunhofer EMFT mit Flip-Chip Technologie in die Folie integriert. 

Ansprechpartner: Martin König l Phone + 49 889 56795 -140 | martin.Koenig@emft.fraunhofer.de

Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS ist seit mehr als drei Jahrzehnten Innovationstreiber für integrierte Sensorsysteme und CMOS-basierte Halbleiter-Fertigungsprozesse. Für Anwendungen in Automation, eHealth und eMobility entwickelt das IMS integrierte Schaltungen und post-CMOS Sensorelemente mit besonderen Anforderungen an Ausfall- und Cybersicherheit. Das IMS begleitet Partner von der Konzept- und Technologiefindung bis zur Vorserie und greift dabei auf die besten externen Fertigungspartner sowie auf eigene CMOS- und Mikrosystemtechnik-Fertigungsanlagen zurück. Das Fraunhofer IMS entwickelte die integrierte Sensorik-Schaltung, welche die minimalen Fertigungsschwankungen in der Folie messbar macht. Darüber hinaus wurden industrietaugliche Technologien zur sicheren Identifikation von Siliziumchips entwickelt und Schutzmaßnahmen gegen Reverse Engineering in die CMOS-Chips integriert.  

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Alexander Stanitzki | Phone +49 203 3783-239 | alexander.stanitzki@ims.fraunhofer.de