Schlüsselspeichermodul

Das Schlüsselspeichermodul ist eine kritische Unterkomponente eines Security Controllers, die für die sichere Erzeugung, Speicherung und Verwaltung kryptografischer Schlüssel verantwortlich ist. Es bietet eine manipulationssichere Umgebung, um unbefugten Zugriff, Extraktion oder Modifikation von sensiblem Schlüsselmaterial zu verhindern und so die Integrität von Verschlüsselungs-, Entschlüsselungs- und Authentifizierungsprozessen im größeren Sicherheitssystem zu gewährleisten. Das Modul ist für die Integration in elektronische Produkte ausgelegt, insbesondere im Bereich der Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Produkten. Es handelt sich um eine Komponente auf Bauteilebene, die typischerweise auf einer Leiterplatte (PCB) montiert ist und über Standardschnittstellen wie I2C, SPI oder UART mit dem Host-Controller kommuniziert. Die Speicherkapazität des Moduls reicht von 64 bis 256 KB, ausreichend für mehrere Schlüsselsätze und Zertifikate. Es kann Schlüssel mit einer Rate von 100 bis 1000 Schlüsseln pro Sekunde erzeugen, mit einer Schlüsselzugriffslatenz von 1 bis 10 Millisekunden, was für Echtzeit-Authentifizierung entscheidend ist. Die Manipulationssicherheitsstufe wird gemäß FIPS 140-2 bewertet, mit Stufen 4 bis 6, wobei Stufe 6 für militärische Anwendungen vorgesehen ist. Das Modul hat einen angegebenen Betriebstemperaturbereich von -40 bis 85 °C und einen angegebenen Lagertemperaturbereich von -55 bis 125 °C. Bestätigen Sie beide Bereiche für das konkrete Modul. IEC 60068-2-1 behandelt Kälteprüfungen und IEC 60068-2-2 Trockenwärmeprüfungen; keine der beiden Normen legt diese Bereiche fest. Es hält Luftfeuchtigkeit von 5% bis 95% RH (nicht kondensierend) gemäß IEC 60068-2-78 stand. Die Versorgungsspannung beträgt 3,3 bis 5,0 V DC, mit einer Leistungsaufnahme zwischen 0,5 und 2,0 W, geeignet für batteriebetriebene Geräte. Die Datenaufbewahrung beträgt 10 bis 20 Jahre bei 85 °C (JESD22-A103), und die Schreibfestigkeit beträgt 100.000 bis 1.000.000 Zyklen (JESD22-A117). Das Modul misst 10×10 bis 20×20 mm und wiegt 2 bis 10 g. Zu den Materialien gehören Silizium für integrierte Schaltungen und Epoxid-Vergussmasse für die Verkapselung. Alle Werte sind Referenzbereiche; verifizieren Sie modellspezifische Spezifikationen mit dem Hersteller.

Das Modul funktioniert, indem es kryptografische Schlüssel innerhalb einer dedizierten, gehärteten Hardware-Grenze isoliert. Es verwendet physische Sicherheitsmaßnahmen wie Manipulationserkennung und sicheren Speicher sowie logische Kontrollen wie Zugriffsrichtlinien und Schlüsselverwendungszähler. Wenn der Security Controller eine kryptografische Operation benötigt, sendet er einen Befehl an das Modul, das die Operation intern ausführt, ohne den rohen Schlüssel preiszugeben, und nur das Ergebnis (z. B. eine Signatur oder einen verschlüsselten Block) zurückgibt. Dadurch wird sichergestellt, dass Schlüssel die sichere Umgebung nie verlassen, was Extraktion oder Modifikation verhindert. Das manipulationssichere Design des Moduls löst bei physischen Angriffen Reaktionen aus, z. B. das Löschen von Schlüsseln bei Manipulationsversuchen. Es setzt auch Nutzungsrichtlinien durch, die die Anzahl der Operationen pro Schlüssel begrenzen. Die Schnittstelle des Moduls ermöglicht es dem Host, Schlüsselerzeugung, Speicherung und kryptografische Funktionen anzufordern, während eine strenge Zugriffskontrolle aufrechterhalten wird. Das Funktionsprinzip beruht auf der Fähigkeit des Moduls, Algorithmen sicher auszuführen und den Schlüssellebenszyklus zu verwalten, um die Integrität des gesamten Sicherheitssystems zu gewährleisten.