Studenten höherer Semester, die im Labor für Informationssicherheit Forschung (iSECURES) der Swinburne University of Technology arbeiten, setzen Produktentwicklungssoftware von Altium ein, um Zukunftslösungen für eine Hightech-Smartcard aus Malaysia zu entwickeln.
"Altium Designer ist ein leistungsstarkes Tool für die Forschung. Zusammen mit dem NanoBoard ermöglichte es uns die Übertragung eines theoretischen Problems auf ein "Real-World-Design" aus der Praxis, das dann entsprechenden Teste unterworfen werden konnte.”
- Raphael C.-W. PHAN, Leiter des Forschungslabors für Informationssicherheit "iSECURES" an der Swinburne University of Technology (Sarawak Campus)
Die malaysische Swinburne University of Technology hat auf ihrem Sarawak Campus ein Forschungslabor für Informationssicherheit (iSECURES) eingerichtet, um so die Forschung im Bereich aktueller Techniken der Informationssicherheit —und insbesondere die Sicherheitsanalyse der vielseitigen malaysischen Smartcard "MyKAD"— als führende Forschungseinrichtung vorantreiben zu können. Im Jahre 1999 wurde sie in Malaysia als Ersatz für Personalausweis, Führerschein und Passinformationen eingeführt. Der Erfolg der MyKAD hat dazu geführt, dass mittlerweile auch in der Privatwirtschaft Interesse an derartigen Lösungen besteht. Das hauptsächliche Interessengebiet des Forschungslabors iSECURES der Swinburne-Universität liegt in der Implementierung der nötigen Public-Key-Infrastruktur (PKI) Einrichtungen, die sichere Transaktionen mit MyKAD
Die Herausforderung
MyKAD-Karten, die mit PKI ausgestattet sind, nutzen den genormten Verschlüsselungsalgorithmus Advanced Encryption Standard (AES), eine symmetrische Blockchiffre, die zur Ver- und Entschlüsselung elektronischer Daten eingesetzt wird. Bei Schlüsseln bestehend aus bis zu 256 Bit kann der AES-Algorithmus softwaremäßig implementiert werden, wie dies bei den aktuellen mikroprozessorbasierten MyKAD-Karten der Fall ist, oder als Embedded-Hardware in einem FPGA. Der letztgenannte Ansatz bietet eine Reihe von Vorteilen, u. a. höhere Flexibilität und Leistung bei der Implementierung verschiedener Sicherheitstechniken und -architekturen. Dadurch wird dieser Ansatz wahrscheinlich die Basis für zukünftige Generationen universell einsetzbarer Geräte bilden.
Mit diesem Ziel vor Augen untersucht das iSECURES Labor der Swinburne-Universität die Sicherheit des AES-Algorithmus bei der Implementierung in einem FPGA. Ein von Studenten im letzten Studienjahr für den ‚Bachelor of Engineering in Computer System Electronics’ Studiengang durchgeführtes Projekt bestand darin, die Anfälligkeit für indirekte "Side Channel"-Attacken wie z. B. Timing-, Leistungs- und Fehleranalyse zu untersuchen. Dazu gehört auch eine vollständige Analyse des FPGA basierten AES-Algorithmus, die Implementierung des AES auf einem FPGA und die Analyse von Side-Channel-Angriffen auf das System. Des Weiteren mussten die Studenten auch FPGA Design Konzepte, VHDL-Design (die Hardwareform des AES-Algorithmus) und vor allem die Umsetzung theoretischer Grundsätze in ein echtes Design abdecken.
Die Herausforderungen annehmen
Damit die Swinburne University hinsichtlich neuer Entwicklungen im Bereich Elektronikdesign auch in Zukunft seine führende Position aufrecht erhalten kann, wurde das iSECURES Labor vor Kurzem mit Altium Designer software und dem NanoBoard™ –Altiums Versuchsaufbau Platine auf Nanoebene mit Plug-in FPGA Daughterboards – ausgestattet. Altium Designer ermöglicht es Studenten technischer Fächer, komplexe Designs schnell und interaktiv zu erforschen und zu implementieren – Altium's LiveDesign™ Methodik – und anschließend das Design direkt auf das Ziel-FPGA auf dem NanoBoard zu laden, damit es sofort implementiert und getestet werden kann. Mit Hilfe dieses Systems waren die Studenten in der Lage, den AES-Algorithmus zu implementieren und zu debuggen, umfassende Analysen von Side-Channel-Attacken durchzuführen und gegebenenfalls das System abzuändern – und das alles in Echtzeit.
Die Ergebnisse
Durch das Information Security Research Projekt am iSECURES Labor der Swinburne-Universität haben die Studenten technischer Fächer ein umfassendes Verständnis der Sicherheitsimplikationen und der Vorzüge kryptografischer Systeme auf Basis einer FPGA Plattform gewonnen. Die Studenten setzten das Produktentwicklungssystem von Altium ein, um auf effiziente Weise ein komplexes theoretisches Problem in eine praxisnahe Testumgebung zu übertragen. Dabei erwarben sie sich umfangreiche Kenntnisse über aktuelle Sicherheitstechniken und damit verbundene Hardware-Plattformen. Eine FPGA Implementierung des AES-Algorithmus ist offensichtlich eine realistische Option für die Smartcard der nächsten Generation.
Info zur Universität
Der Sarawak Campus ist eine Abteilung der Swinburne University of Technology, Melbourne, Australien, und arbeitet mit der Sarawak Foundation und dem Sarawak State Government zusammen. Die Einrichtung des Sarawak Campus ist Teil einer langfristigen Strategie der australischen Swinburne University of Technology, ihren Betrieb zu globalisieren und allen Swinburne-Studenten weltweit internationale Lebens-, Arbeits- und Lernmöglichkeiten zu bieten.
Die Universität Swinburne (SUT) sieht ihre Verpflichtung in einem flexiblen Angebot von Unterricht und Training. Dabei achtet Sie auf die Unterschiede bei den Stundenten, was deren Erfahrung, Begabung und Lernstil bezogen auf deren Umgebung und Vorlieben angeht. Die strategische Ausrichtung der Universität ist ausgerichtet auf einen Schüler-zentrierten Ansatz mit immer flexibleren Ausbildungsoptionen.
Die SUT hat in Altium Designer Software investiert, um Ihren Studenten ein umfangreiches, herstellerunabhängiges System für die Entwicklung von Embedded Systemen auf FPGAs zur Verfügung zu stellen und sie somit für die zukünftigen Anforderungen der Elektronik-Industrie auszurüsten. Zusammen mit Altium's NanoBoard, einem FPGA-basierten Entwicklungsboard, können die Studenten ein komplettes, interkatives und FPGA-basiertes System für die Entwicklung von Elektronikprodukten nutzen.
Weitere Informationen zur Swinburne University of Technology oder das iSECURES Labor finden Sie unter www.swinburne.edu.my
