Das BSI hat das Fraunhofer AISEC gebeten, sich das Signaturverfahren XMSS (eXtended Merkle Signature Scheme) anzuschauen – und zwar im Wortsinn „unter dem Mikroskop“. Dieses Verfahren ist gut gegen mögliche zukünftige Angriffe mithilfe von Quantencomputern gewappnet und bietet sich auch an, um die Integrität der Firmware von IoT-Geräten zu sichern. Im konkreten Anwendungsfall ist aber ein direkter Angriff auf das Gerät auch sehr wahrscheinlich – schließlich sind die Geräte außerhalb von gesicherten Rechenzentren verbaut und lassen sich stehlen.
Die Frage lautete also, wie sich dieses Signaturverfahren gegen Angreifer wehren kann, die physischen Zugriff auf das Gerät haben. Um das herauszufinden, nahmen sich die Fraunhofer-Forscher Mikroskop und Laser, um die entscheidenden Bits zu kippen, damit eine gefälschte Signatur als rechtmäßig durchgeht. Das hat auch grundsätzlich geklappt, aber für die Risikoabwägung ist auch wichtig, wie kompliziert der Angriff ist und wie sicher er funktioniert. In der BSI-Studie sind die Schritte beschrieben, wie die Forscher den Prozessor präpariert haben, durch Beobachtungen das Speicherlayout auf dem Chip nachvollzogen haben, die physischen Koordinaten einer Speicheradresse herausgefunden haben, den richtigen Zeitpunkt durch von außen beobachtbare Signale bestimmt haben und dann einen 1.600-ns-Laserimpuls zur richtigen Zeit auf die richtige Stelle gefeuert haben. In 50 bis 80 Prozent der Versuche brachte das den gewünschten Erfolg. In der Studie für das BSI sind die Schritte detailliert beschrieben, wobei auch dort hinter jedem kurzen Satz eine längere Experimentierserie steckt.
BSI-Studie mit dem technischen Ablauf: https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/EN/BSI/Publications/Studies/LFI_Attack_XMSS/LFI_Attack_XMMS.pdf
Artikel mit mehr mathematischen Details: https://eprint.iacr.org/2023/1572.pdf
