教育新闻网现场可编程门阵列，简称FPGA，是一种灵活可编程的计算机芯片，在许多应用中被认为是非常安全的组件。在一项联合研究项目中，波鸿鲁尔大学霍斯特·戈尔茨IT安全研究所和马克斯·普朗克安全与隐私研究所的科学家现在发现，这些芯片中隐藏着一个关键漏洞。他们将安全漏洞称为“ Starbleed”。攻击者可以通过该漏洞完全控制芯片及其功能。由于错误已集成到硬件中，因此只能通过更换芯片来消除安全风险。FPGA的制造商已经被研究人员告知，并且已经做出了反应。
专注于比特流
从云数据中心和移动电话基站到加密的USB记忆棒和工业控制系统，如今在许多安全关键型应用中都可以找到FPGA芯片。与具有固定功能的常规硬件芯片相比，它们的决定性优势在于其可重新编程性。
这种重新编程的可能性是可能的，因为FPGA的基本组件及其互连可以自由编程。相反，传统的计算机芯片是硬连线的，因此专用于单一目的。FPGA的关键是比特流，该文件用于对FPGA进行编程。为了充分保护它免受攻击，通过加密方法保护了比特流。来自HorstGörtz研究所的Amir Moradi博士和Maik Ender博士与德国Bochum的Max Planck研究所的Christof Paar教授合作，成功解密了该受保护的比特流，获得了访问文件内容并对其进行修改的能力。
市场领导者受到影响
作为研究的一部分，科学家们分析了Xilinx的FPGA，Xilinx是现场可编程门阵列的两个市场领导者之一。Starbleed漏洞通过四个FPGA系列Spartan，Artix，Kintex和Virtex以及以前的版本Virtex-6(影响当今的Xilinx FPGA的很大一部分)影响Xilinx的7系列FPGA。“我们向Xilinx通报了此漏洞，并随后在漏洞披露过程中紧密合作。此外，该漏洞在制造商的最新系列中极不可能出现，” Amir Moradi报告。赛灵思还将在其网站上为受影响的客户发布信息。
芯片的优势变成劣势
为了克服加密技术，研究团队利用了FPGA的核心特性：重新编程的可能性。这是通过FPGA本身的更新和后备功能完成的，该功能将自身暴露为弱点和网关。科学家能够在配置过程中操纵加密的位流，以将其解密内容重定向到WBSTAR配置寄存器，该寄存器可在复位后读出。
因此，如科学家在研究工作中所示，对芯片进行单独重新编程的优势变成了劣势-造成了严重后果：“如果攻击者获得了对比特流的访问权限，他还将获得对FPGA的完全控制。包括知识产权位流中的安全漏洞可能被盗。还可以通过操作位流将硬件特洛伊木马插入FPGA。由于安全漏洞位于硬件本身中，因此只能通过更换芯片来弥补。” Christof Paar补充说。 ：“尽管需要详细的知识，但最终可以远程进行攻击，攻击者甚至不必物理访问FPGA。”
安全研究人员将在2020年8月在美国马萨诸塞州波士顿举行的第29届Usenix安全研讨会上介绍其工作结果。自2020年4月15日起(https://www.usenix.org/conference/usenixsecurity20/presentation/ender)，可在Usenix网站上下载该科学论文。
