Mavzu: Kripto protsessorlari

MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI
UNIVERSITETI SAMARQAND FILIALI

"Kompyuter injeneringi" fakulteti

"Kompyuter tizimlari" kafedrasi
"Kompyuter arxitekturasi fanidan

MUSTAQIL ISH 2

Mavzu: Kripto protsessorlari.

Bajardi: 20_03-guruh talabasi
Axmadov F.
Qabul qildi: Sobirov R.A
SAMARQAND 2023


Mavzu: Kripto protsessorlari
Reja:

1. 
   Xavfsiz kriptoprotsessor
   
2. 
   Smart-kartalar
   
3. 
   Xavfsizlik darajasi
   

Tayanch atamalar: Kripto protsessorlari, Mikroprotsessor, xotira, registr, AMQ(arifmetik mantiqiy qurilma), BQ(boshqarish qurilmasi), mikrosxema, takt chostota, razryad, yadro, slot, kesh xotira, tranzistor, Celeron rusumli protsessor, Intel Pentium protsessori, AMD protsessori, Xeon protsessorlari, IA-64 arxitekturali protsessorlar.
Kripto protsessorlarining birinchi paydo bo'lishi harbiy sohada deyarli har birida bo'lgani kabi ko'rindi yangi ilmiy taraqqiyot. Ikkinchi Jahon urushi davrida ularni birinchi marta qo'llashning asosiy maqsadi har qanday tamper hujum uchun shifr mashinalari himoya qilish edi. Sovuq urush davrida zamonaviy harbiy shifr mashinalari tamper chidamli chiplari tasniflangan algoritm bilan ishlatilgan.
1970-yillarda IBM birinchi tijorat yakka tartibdagi kripto protsessorini, ya'ni IBM 3848. 6 bu kriptoprosessor muvaffaqiyatli moliyaviy sektorning avtomatlashtirilgan hikoyachi ishlatilganNozik axborotlarni tarmoqlar orqali uzatish tarmoq xavfsizligi uchun qiyinchilik tug'dirmoqda so'nggi yillar davomida. Ayniqsa, onlayn-banking, smart-kartalar va hukumat onlayn tizimlari, bu masalaning ahamiyati oshdi. Bu uchun juda muhim har qanday eavesdropper yoki hacker kirish imkoniyatiga ega bo'lmaydi, shunday qilib, tizimlari xavfsiz mo'ljallangan bo'lishi uzatilayotgan sezgir axborot.
Kriptografiya xavfsizlik xizmatlarini isbotlash orqali ushbu muammoni hal qilish uchun echimlar taklif etadi maxfiylik, ma'lumotlar yaxlitligi, autentifikatsiya va repudiatsiya shartlari.1 kriptografik "public key infrastructure" (PKI) deb nomlangan tizim bunday xavfsizlik xizmatlarining yaxshi namunasidir. Bunda tizim, nozik ma'lumotlar birinchi serverning ochiq kaliti yordamida mahalliy kompyuterda shifrlangan oldin serverga yuboriladi. Keyin tarmoq orqali shifrlangan ma'lumotlar uzatiladi. Server decrypts uning xususiy kaliti yordamida bu ma'lumotlar. Uzatiladigan ma'lumotlarni olish imkoniyatiga ega bo'lgan har qanday xaker mumkin emas uning mazmunini tushuntirib bering. PKI bizni tarmoq orqali ma'lumotlarni xavfsiz uzatish imkoniyatiga ega ekanligimizni ta'minlaydi.
Biroq, hali ham hal qilinishi kerak bo'lgan boshqa asosiy xavfsizlik muammolari mavjud: Shifrlashni nato'g'ri hisoblash foydalanuvchi kompyuterida lokal ravishda sodir bo'ladi. Server qanday ishonsa bo'ladi
Foydalanuvchining kompyuter, va aksincha? Serverning diskida o'nlab xususiy kalitlarni joylashtirish. Qanday qilib biz server ishontirib aytamanki mumkinjismoniy himoya qilinadimi? O'rnatilgan kriptosistemalar bu muammolarni hal qilish salohiyatiga ega. Ushbu qog'oz ushbu salohiyatni ko'milgan kriptosistemaning dizayni va funktsiyasini tushuntirish orqali aniqlashga qaratilgan.

Birinchidan, ta'rif va terminlar aniqlashtiriladi va evolyutsiyaning qisqacha tarixi bo'ladi taqdim etilgan. Keyin ko'milgan tizimlarning me'moriy dizayni tushuntiriladi. Bu yordam beradi dizayn cheklovlari va ustuvorliklari turli xil tizimlarning evolyutsiyasiga olib kelishini ko'rsating.
Nihoyat, Smart-karta dasturlarida o'rnatilgan tizimlardan umumiy foydalanish muhokama qilinadi va ma'lumotlarni shifrlash standarti (DES) algoritmi uchun loyihalash modeli beriladi.
Kripto protsessorlari apparat ichidagi kriptografik algoritmlarni amalga oshiradigan maxsus protsessorlardir. Vazifalari shifrlash algoritmlarni jadallashtirish kabi narsalarni o'z ichiga oladi, kengaytirilgan tamper, va hujum aniqlash, kengaytirilgan ma'lumotlar, asosiy himoya va xavfsizlik kengaytirilgan xotira kirish.

Kripto protsessorlari yangi emas. Birinchi harbiy ilovalar ishlatiladigan, IBMning 3480 ular bilan jihozlangan edi, ular o'rtalarida 1980 yilda tijorat ilovalar kirdi, va ular ATM va bank ilovalar operatsiyalarni ta'minlash uchun ishlatilgan. Oxirgi 10 yoki shunga o'xshash yillarda, ko'lamli-pastga versiyalari kabi aqlli kartalar, SIM kartalari, uyali radiolar, set-top qutilari, avtomobillar, o'yin pristavkalari, va hokazo iste'mol qurilmalar tashkil ko'rsatib kelmoqda.

Kripto protsessor bir nechta afzalliklarni taqdim etadi. Birinchidan, u IP kuchli himoya taklif mumkin. Ikkinchidan, u oddiy saqlash shifrlash ko'ra asosiy ma'lumotlar yaxshiroq himoya taklif etadi. Uchinchidan, bu zaiflik ekspluatatsiya qarshi himoya taklif etadi. Bu standart protsessorlarning yuqori qismidagi dasturiy qatlamlarda joylashgan odatda xavfsizlik funktsiyalarini apparat qatlamlariga integratsiya qilish orqali amalga oshiriladi.
Ularni istalgan funksiyaga qarab SoCs yoki FPGAs ga integrallash mumkin. Ular, shuningdek, standart protsessor ishlatiladi va apparat amalga oshiriladi bag'ishlangan IP boshqa kripto algoritm bloklari qaerga gibrid yondashuv yordamida integratsiya mumkin. Va ishonchli platforma moduli ham mavjud. Misol uchun, ikki tomonlama shifrlash qurilmasi deb ataladigan kripto protsessorining turi mavjud. Bu rentition ishlayotgan dasturlar va ma'lumotlar va manzil joylarni ham shifrlash orqali ma'lumotlarni ham himoya qilish qobiliyatini taklif etadi. Bu qayta ishlash elementlari o'rtasida shifrlash va parolini xavfsizlik adyol joylashadi, ma'lumotlarni saqlash, va I/O quyi tizimlari. Barcha ma'lumotlar protsessorning xavfsiz bloklari ichida deshifrlanadi va xotirada saqlangunga qadar shifrlanadi yoki I / O operatsiyasiga yuboriladi. Bu kalitlari hardwire qilish imkoniga ega. Bu ular "nol-ized" bo'lishi va tashqi dunyo uchun deyarli ko'rinmas bo'lishi mumkin, degan ma'noni anglatadi.
Bundan tashqari, xavfsiz va ishonchsiz i/o kanallari mavjud. Xavfsiz kanallar ish va nozik ma'lumotlar yo'l-yo'riq uchun ishlatiladi esa unsecure kanallari muntazam i/O operatsiyalari va texnik xizmat ko'rsatish uchun ishlatiladi.
Xavfsiz kriptoprotsessor-bu kriptografik operatsiyalarni amalga oshirish uchun mo'ljallangan va jismoniy himoya choralari bilan ta'minlangan kristalli yoki mikroprotsessorli tizim bo'lib, unga ruxsatsiz kirishga qarshi turish imkonini beradi. Kriptografik protsessorlardan farqli o'laroq, buzilib ketgan "ishonchli" va shifrlanmagan ma'lumotlarni xavfsiz muhitda bo'lgani kabi, shifrlanmagan ma'lumotlarni chiqarib tashlash, xavfsiz kriptografik protsessor chorshanba kuni shifrlanmagan ma'lumotlarni yoki shifrlanmagan dasturiy ko'rsatmalarni ko'rsatmaydi.har doim himoyalangan.
Xavfsiz kriptoprotsessorning maqsadi quyi tizimning xavfsizligini "burchak toshi" sifatida harakat qilishdir, bu tizimning qolgan qismini jismoniy xavfsizlik choralari bilan himoya qilish zarurligini bartaraf etadi.
Smart-kartalar, ehtimol, xavfsiz kriptosistemaning eng keng tarqalgan namunasidir, ammo murakkab va ko'p tomonlama xavfsiz kriptoprosessorlar bankomatlar, televidenie qabul qiluvchilar, harbiy tizimlarda, yuqori darajada himoyalangan ko'chma aloqa uskunalarida keng tarqalgan. Ba'zi xavfsiz kriptoprotsessorlar hatto Linux kabi umumiy maqsadli operatsion tizimlarni o'zlarining xavfsiz tuzilmalarida bajarishi mumkin. Xavfsiz kriptoprosessor shifrlangan shaklda dastur ko'rsatmalariga kirish oladi, ularni parolini hal va kod hal ko'rsatmalar saqlanadi shu yonga, ichida ularni amalga oshiradi, va bu yonga boshqa hech kimga kirish yo'q. Shifrlangan dasturiy ko'rsatmalar hech qachon oshkor qilinmasdan, kripto protsessor ma'lumotlar tizimining avtobusiga qonuniy kirish huquqiga ega bo'lgan odamlarning dasturlariga ruxsatsiz kirishni oldini oladi. Bu avtobus shifrlash sifatida tanilgan. Kriptoprotsessor bilan qayta ishlangan ma'lumotlar ham tez-tez shifrlangan.

Trusted Platform moduli — TPM) - xavfsiz muhitni joriy qilish orqali oddiy kompyuterlar uchun ishonchli hisoblash kontseptsiyasini ta'minlaydigan xavfsiz kripto protsessorini amalga oshirish. Ushbu usul mualliflik huquqi bilan himoyalangan dasturiy ta'minotni noqonuniy nusxalashni murakkablashtirishi kerak, ammo mavjud dasturlar, odatda, tashqi drayvlar uchun yuklash muhiti va ishonchli hisob-kitoblarni buzishga chidamli bo'lishga qaratilgan
Ko'milgan tizimlar uchun xavfsiz chiplar aqlli karta yoki ishonchli platforma moduli kabi kalitlar va boshqa maxfiy ma'lumotlarni jismoniy himoya qilishning bir xil darajasini ta'minlashi mumkin, ammo u juda kichik, sodda va arzon. Ular ko'pincha autentifikatsiya qurilmalari deb ataladi va atrof-muhit, aksessuarlar yoki sarf-xarajatlarning haqiqiyligini tekshirish uchun ishlatiladi. Ishonchli platforma moduli kabi, bu integral mikrosxemalar tizimlarga joylashtirish uchun mo'ljallangan va ular tez-tez taxta bilan lehimlanadi.
Uskuna xavfsizlik modullari bir yoki bir nechta kripto protsessorlarini o'z ichiga oladi. Ushbu qurilmalar serverlarda ishlatiladigan yuqori xavfli kriptoprosessorlar. Uskuna xavfsizlik moduli bir kriptoprosessor chipida bir nechta jismoniy himoya darajalariga ega bo'lishi mumkin. Kriptografik protsessor chipini boshqa protsessor va shifrlangan ma'lumotlar saqlanadigan va qayta ishlangan xotira bilan birga apparat xavfsizligi moduli joylashtirilishi mumkin. Uni olib tashlash uchun har qanday urinish kriptochipdagi kalitlarni nolga keltiradi. Uskuna xavfsizligi modullari kompyuterning bir qismi (masalan, ATM) bo'lishi mumkin, u o'g'irlik, almashtirish va soxtalashtirishni oldini olish uchun qulflangan kassa ichidagi operatsiyalarni amalga oshiradi. Xususiyatlari Soxta narsalarni aniqlash va ochilish belgisi.
Ichki signallarni o'qishni oldini olish uchun chipdagi supero'tkazuvchi himoya qatlamlari.
Vaqtinchalik kechikishlar bo'yicha har qanday maxfiy axborotni oshkor qilishni oldini olish uchun nazorat qilinadigan ijro.
Soxta holatlarda sirlarni avtomatik ravishda yo'q qilish.
Ishonchli bootloader-uni ishga tushirishdan oldin operatsion tizimning haqiqiyligini tekshiradi.
Ishonchli operatsion tizim-ularni ishga tushirishdan oldin ilovalarning haqiqiyligini tekshiradi. Modeldagi imtiyozlarni taqsimlash bilan amalga oshiriladigan apparat registrlari. Xavfsizlik darajasi

Xavfsiz kriptoprotsessorlar foydali bo'lsa-da, ular katta resurslarni sarflashga tayyor bo'lgan yaxshi jihozlangan va kuchli raqiblar (masalan, hukumat razvedka boshqarmasi) uchun hujumga qarshi emas.

Hujumlardan biri IBM 4758[1] da amalga oshirildi. Kembrij universiteti jamoasi IBM 4758-dan maxfiy ma'lumotlarni muvaffaqiyatli olish, matematika va Hack-and-Slash uskunalaridan foydalangan holda hisobot taqdim etdi. Qanday bo'lmasin, haqiqiy tizimlarga bunday hujum qilish mumkin emas, chunki hujumchilar qurilma API-ga to'liq kirishlari kerak. Oddiy (va tavsiya etilgan) amaliyot-huquqlarni almashish uchun kirishni boshqarish tizimidan foydalanish va hech kim hujumni amalga oshira olmadi.
4758-da ishlatiladigan zaiflik 4758-da dasturiy xatolik bo'lib, 4758 arxitekturasi xatosi emas, balki ularning hujumi xavfsizlik tizimining eng zaif aloqasi qanchalik xavfsiz ekanligi haqida eslatib turadi: 4758ning barcha o'ylangan tizimi har bir narsani boshqaradigan dasturda xatolik tufayli foydasiz edi.
Aqlli kartalar jismoniy hujumlarga ko'proq ochiq bo'lgani uchun sezilarli darajada himoyasiz. Bundan tashqari, apparat orqa eshiklari Smart-kartalar yoki boshqa kripto-protsessorlarning xavfsizligiga putur etkazishi mumkin, agar ular orqa eshik dizayniga investitsiya qilmasa[2].
To'liq disk shifrlash ilovalari uchun, ayniqsa ishonchli bootloader holda amalga oshirilganda, operatsion tizim TPM dan kalitlarni tiklaganidan so'ng, qoldiq ma'lumotni xotiradan o'qish mumkin bo'lsa, kripto protsessori sovuq yuklash hujumidan himoyalana olmaydi.
Har qanday holatda ham, barcha nozik ma'lumotlar faqat kriptoprosessor xotirasida saqlanadi, agar, emas, balki tashqi disklar, kriptoprosessor u xulosalar yoki boshqa har qanday elementlar bilan parol hal yoki shifrlanmagan ma'lumotlarni ko'rib chiqish mumkin emas, shunday qilib, mo'ljallangan, bunday ma'lumotlar faqat chip barcha uy-joy va himoya metall qatlamlarini olishdan olinishi mumkin. Bu qurilmaning jismoniy egasi va tegishli ko'nikma va jihozlarga ega bo'lgan maxsus texniklarni talab qiladi. Boshqa hujum usullari turli operatsiyalarni bajarish vaqtini batafsil tahlil qilishni o'z ichiga oladi. Vaqt, maxfiy qiymatlarga yoki oqim iste'molining vaqtga bog'liqligiga bog'liq bo'lishi mumkin, bu qurilmani " 0 "yoki" 1 " bitlari bilan ishlaydi. Yoki tajovuzkor haddan tashqari haroratni, juda yuqori yoki past chastotani qo'llashi yoki kuchlanishni o'zgartirishi mumkin. Kripto protsessorining ichki tuzilishi bunday hujumlarni oldini olish uchun moslashuvchan bo'lishi mumkin. Ba'zi himoyalangan kriptoprotsessorlar ikkita protsessor yadrosini o'z ichiga oladi va kerak bo'lganda mavjud bo'lmagan kalitlarni ishlab chiqaradi, shuning uchun sxema teskari muhandislik sharoitida bo'lsa ham, shifrlangan flesh-xotiradan yuklab olingan yoki dasturning yadrolari orasida uzatiladigan xavfsiz parolini hal qilish uchun zarur bo'lgan har qanday kalitlarni olish mumkin emas.
XULOSA
Kripto protsessorlari bu biz uchun yangi emas ekan. Boshqa kup sohalar kabi Birinchi harbiy ilovalar ishlatiladigan, IBMning 3480 ular bilan jihozlangan edi, ular o'rtalarida 1980 yilda tijorat ilovalar kirdi, va ular ATM va bank ilovalar operatsiyalarni ta'minlash uchun ishlatilgan. Kripto protsessorlari dasturlashtiriladigan apparat modullari bo'lib, ularga bag'ishlangan ko'rsatma bilan kriptografik funksiyalarni samarali amalga oshirish 20 dan ortiq ALUs ko'milgan bo'lishi mumkin ularni ish faoliyatini oshirish. Qayta jihozlash apparat dizayn uchun foydalanish mumkin. Shuning uchun, kripto protsessorlari moslashuvchanlik va savdo-sotiq jihatidan samarali echimlarni ifodalaydi ishlash Oxirgi 10 yoki shunga o'xshash yillarda, ko'lamli-pastga versiyalari kabi aqlli kartalar, SIM kartalari, uyali radiolar, set-top qutilari, avtomobillar, o'yin pristavkalari, va hokazo iste'mol qurilmalar tashkil ko'rsatib kelmoqda. Kripto protsessor bir nechta afzalliklarni taqdim etadi. Birinchidan, u IP kuchli himoya taklif mumkin. Ikkinchidan, u oddiy saqlash shifrlash ko'ra asosiy ma'lumotlar yaxshiroq himoya taklif etadi. Uchinchidan, bu zaiflik ekspluatatsiya qarshi himoya taklif etadi. Bu standart protsessorlarning yuqori qismidagi dasturiy qatlamlarda joylashgan odatda xavfsizlik funktsiyalarini apparat qatlamlariga integratsiya qilish orqali amalga oshiriladi