Sicherheitsprozessor

Ein Sicherheitsprozessor ist eine dedizierte Hardwarekomponente, die in sichere Speichermodule integriert ist. Er führt Verschlüsselungs-, Entschlüsselungs-, Authentifizierungs- und Schlüsselverwaltungsfunktionen aus, um Daten im Ruhezustand und während der Übertragung zu schützen. Als kryptografische Engine gewährleistet er Vertraulichkeit, Integrität und Zugriffskontrolle in sicheren Speicherarchitekturen. Der Prozessor empfängt Daten vom sicheren Speichercontroller, wendet kryptografische Algorithmen wie AES, RSA oder SHA mit eingebetteten Schlüsseln an und gibt verarbeitete Daten zurück. Er umfasst typischerweise Hardwarebeschleunigung für kryptografische Operationen, sichere Schlüsselspeicherung und Manipulationserkennungsmechanismen, um physische Angriffe zu verhindern. Diese Komponente ist in Anwendungen mit hohem Sicherheitsbedarf unerlässlich, wie Finanzsysteme, Regierungskommunikation und Unternehmensspeicher. Der Sicherheitsprozessor ist in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, mit Kernfrequenzen von 200 bis 800 MHz, kryptografischem Durchsatz von 1 bis 10 Gbps für AES-256 und Leistungsaufnahme von 0,5 bis 5 W. Die Versorgungsspannung reicht von 1,8 bis 3,3 V, Betriebstemperatur von -40 bis 85 °C und Lagertemperatur von -55 bis 125 °C. Die Gehäusegrößen variieren von 7×7 mm bis 17×17 mm, mit I/O-Anzahl von 48 bis 256 Pins. Er kann nach Common Criteria EAL5+ (ISO/IEC 15408) zertifiziert sein und einen echten Zufallszahlengenerator (TRNG) gemäß AIS-31 enthalten. Seitenkanalresistenz umfasst Gegenmaßnahmen gegen differentielle Leistungsanalyse (DPA) und aktiven Schutz gegen Fehlerinjektion, der Glitch-Angriffe erkennt und darauf reagiert. Diese Spezifikationen sind Referenzbereiche und müssen für das spezifische Modell und die Anwendung verifiziert werden. Bestätigen Sie immer modellspezifische Werte und Standards mit dem Hersteller oder Lieferanten.

Der Sicherheitsprozessor arbeitet, indem er Daten vom sicheren Speichercontroller empfängt, kryptografische Algorithmen (wie AES, RSA oder SHA) mit eingebetteten Schlüsseln anwendet und verarbeitete Daten zurückgibt. Er umfasst Hardwarebeschleunigung für kryptografische Operationen, sichere Schlüsselspeicherung und Manipulationserkennungsmechanismen, um physische Angriffe zu verhindern. Der Prozessor verwaltet den Schlüssellebenszyklus, einschließlich Generierung, Speicherung und Verwendung, und bietet Seitenkanalresistenz, um Leistungsanalyse- und Fehlerinjektionsangriffe zu mildern. Er kommuniziert über Standardbusse mit dem Speichercontroller und kann dedizierte I/O für sichere Kommunikation enthalten. Der Betrieb wird durch Firmware gesteuert, die Befehlsanalyse, Schlüsselverwaltung und Algorithmusausführung übernimmt. Er überwacht auch Umgebungsbedingungen und löst bei Manipulation Alarme oder Selbstzerstörung aus. Das Arbeitsprinzip stellt sicher, dass Daten während des gesamten Verarbeitungszyklus von der Eingabe bis zur Ausgabe geschützt bleiben und kryptografische Schlüssel niemals ungeschützten Komponenten ausgesetzt werden.