Anais - Engenharia de Redes de ComunicaÃ§Ã£o - UnB

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3.1.2. O Firewall de Hardware O Firewall de Hardware (HWF) permite que o SC controle o acesso dos mestres de barramentos internos do SCuP aos periféricos. Esta funcionalidade tem como principal objetivo impedir que componentes (de software, de hardware) comprometidos tenham acesso a canais de comunicação com dados em claro. O HWF funciona por meio da programação de múltiplas regras de firewall que contém as seguintes informações: [mestre, faixa-de-endereços, permissões]. Nesta regra, o acesso do “mestre” à “faixa-de-endereços” está sujeita às respectivas “permissões”. Um exemplo de uso é nos casos de protocolos de votação. Se por um lado toda a parte gráfica e de controle de periféricos do software de votação pode ser executado no AC, esta mesma pilha de software poderá conter defeitos que permitam que a entrada do usuário (o voto digitado) vaze ou seja capturado por uma aplicação mal-intencionada. Em nossa arquitetura, a captura do voto e a sua cifração podem ficar por conta do SC, que, programando o HWF, impede o acesso pelo AC ao periférico PS/2 ao mesmo tempo que permite o uso para si. Obviamente a aplicação precisa ser adaptada para este tipo de uso. O HWF ainda impede que transações malignas, advindas dos periféricos-mestre de barramento externos ao SCuP tenham a possibilidade de acessar regiões de endereçamento não ativamente permitidas, aumentando o nível de segurança também contra ataques externos. 3.1.3. Cifrador de Memória Externa O cifrador de memória externa (CryptoMem) permite que regiões da memória RAM externa sejam cifrados de maneira automática com grande aceleração por hardware. Isto permite que o processador AC/SC execute código cifrado da memória externa de maneira transparente. As chaves do CryptoMem são diretamente controladas pelo SC, assim como as faixas de endereçamento que devem ser protegidas. O CryptoMem emprega o algoritmo NIST-FIPS PUB 197 - AES - com chaves de 256 bits em modo de operação não-padrão. O CryptoMem tem performance de processamento de 128 bits/ciclo. 3.1.4. Módulo AES-256 e Módulo SHA-512 de Alto Desempenho O módulo AES implementa o NIST FIPS PUB 197 com chaves de 256 bits nos modos de operação ECB, CTR, CBC e GCM e desempenho de pico de processamento de 8 bits/ciclo. O módulo SHA implementa o NIST FIPS PUB 180-3, com hashes de 512 bits e desempenho de pico ≥ 12 bits/ciclo. Estes blocos operam como aceleradores de hardware internos ao processador e servem aplicações executando tanto no SC como no AC de forma direta ou através da biblioteca criptográfica da plataforma SCuP. Esta biblioteca também faz uso do acelerador de curvas elípticas presente no processador. 78
3.1.5. Outros Componentes O SCuP possui diversos outros componentes com funções de segurança, mas que por questões de espaço somente mencionaremos. Um destes componentes é o TRNG do processador, item essencial na operação da maioria dos esquemas criptográficos. O TRNG do SCuP é não determinístico e explora características físicas das portas lógicas convencionais do semicondutor para a geração e com alta entropia. O TRNG será tema de artigo futuro e por enquanto representa segredo industrial. Outro componente que merece menção é o Mailbox, utilizado para a comunicação entre núcleos. Este componente foi especificamente projetado para permitir que informações entre AC e SC possam ser trocadas de maneira rápida e protegida do acesso externo. O último componente que mencionamos é o IRQMP-CPS, componente central no MIP. O IRQMP-CPS possui modificações em relação a um gerenciador convencional de requisições (IRQs) de forma que, quando o AC é provocado pelo SC, o primeiro obrigatoriamente executa um trecho de código confiado determinado por SC. 3.2. Funcionalidades do SCuP 3.2.1. SBS - Sequência de Boot Seguro A sequência de boot seguro (SBS) é fundamental para garantir que o estado da plataforma seja conhecido (íntegro) em ambos os núcleos quando o sistema termina a inicialização. Para tanto, utilizamos uma sequência de boot com verificação de assinaturas digitais que vai da BIOS às aplicações de usuário. A sequência é a seguinte: Etapa/Fase Nome Descrição 1 Load/Decode O software que carrega e decifra o software da ROM externa, estará gravado na ROM interna, e ele utilizará o scratchpad do SC como sua memória RAM 1.1 Auto-testes SC Realiza auto-testes de funções criptográficas e de integridade interna 1.2 Zeração Zera todos os buffers e caches internos e a RAM 1.3 Cópia da ROM Copia o conteúdo da ROM externa para o scratchpad 1.4 Decifra Decifra o conteúdo carregado no scratchpad 1.5 Verifica Verificar a assinatura digital do conteúdo do scratchpad 1.6 Carga Limpa registradores e ajusta o PC para o início do scratchpad 2 Execute O software da ROM externa (BIOS) está carregado no scratchpad, e utiliza essa memória como RAM 2.1 HFW Configura o HWF (libera acessos a determinados recursos do sistema) 2.2 SC Configura o SC 2.3 Imagem AC Obtém a imagem de boot do Linux (o qual executará no AC). Opcionalmente (a) Verifica hardware, (b) Continua boot pela rede, (c) Acessa a memória externa, (d) Atualiza a ROM externa 79
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Mensagem da Coordenação Geral O S
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