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防御StarBleed漏洞的FPGA配置位流混淆方法.docx
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2022-12-01
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防御StarBleed漏洞的FPGA配置位流混淆方法.docx
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1. 引言
德国学者在“USENIX Security 2020”公布了 Xilinx7 系列/Virtex-6 FPGA 中存在一项无
法修复的硬件漏洞,该漏洞被称为“StarBleed”
[1]
.攻击者利用该漏洞,可以实现对加密配置
位流的解密,不仅可以对 FPGA 产品进行逆向和克隆,还可以通过篡改配置位流,发起产
生硬件损坏的攻击.此外,不像必须要借助于复杂设备的侧信道分析与探测(side-channel
analysis and probing)等攻击方法
[2]
,针对“StarBleed”漏洞,仅需利用普通的下载电缆,通过
个人计算机就可以执行攻击过程,严重影响了 FPGA 产品的安全性.本文提出通过位流混淆
的方法,对 StarBleed 漏洞的攻击进行防御.
2. StarBleed 漏洞
根据德国学者的论文
[1]
,该漏洞主要利用了 FPGA 内部的 WBSTAR 寄存器.为了复现
整个攻击过程, 首先介绍 Xilinx 的位流格式如下:
2.1 位流格式
根据 Xilinx 的手册
[3]
,并分析 Vivado 开发环境生成的密文位流,可以得到密文位流解
密后的明文格式如图 1 所示:
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