Hackeo de MCU Silicon Labs/Cygnal

Silicon Laboratories, Inc. (NASDAQ: SLAB) es una empresa de semiconductores fabless de señal mixta con sede en Austin, Texas.

La empresa fue fundada en 1996 por tres veteranos de la antigua Crystal Semiconductor – Nav Sooch, Dave Welland y Jeff Scott.[3] El CEO de la compañía es Tyson Tuttle.[4] La empresa salió a bolsa en el año 2000.[5] Silicon Labs aprovecha su propiedad intelectual para desarrollar circuitos integrados de señal mixta que suelen integrar múltiples funciones discretas en un solo dado CMOS. La empresa ha utilizado su cartera tecnológica para expandirse a varios mercados importantes. La compañía tiene tres negocios principales:

Acceso - que incluye módems analógicos para decodificadores, terminales de punto de venta e impresoras multifunción, SLIC para pasarelas VoIP y dispositivos PoE para equipos de red.

Radiodifusión - que incluye radios AM/FM de un solo chip y sintonizadores y demoduladores de TV de silicio.

Base amplia - que incluye microcontroladores, circuitos integrados de temporización (relojes y osciladores), aisladores digitales, circuitos integrados receptores inalámbricos de corto alcance y soluciones de interfaz humana como controladores táctiles y sensores de proximidad.

Silicon Labs cuenta con unos 900 empleados en todo el mundo y oficinas de I+D ubicadas en EE. UU., Europa y Asia. Los clientes de Silicon Labs incluyen Samsung, Huawei, LG y Thomson.

 

Historia

Con la adquisición de Cygnal Integrated Products, Silicon Labs marcó su entrada en el mercado de MCU y analógica de propósito general de varios miles de millones de dólares y comenzó a construir su negocio de base amplia, que ahora representa el 40% de los ingresos de la empresa. Los MCU de 8 bits de Silicon Labs se basan en una implementación patentada de la arquitectura del conjunto de instrucciones 8051 que es una implementación "cableada" de la CPU del microcontrolador 8051, en lugar de la versión microcodificada original. El conjunto de instrucciones se asigna a una tubería básica de tres etapas para aumentar el rendimiento mientras se mantiene un ancho de memoria de programa de 8 bits. La diferenciación de Silicon Labs en el mercado es la integración de periféricos analógicos para crear un MCU de señal mixta diseñado para reducir el costo del sistema sin sacrificar el rendimiento. La compañía introdujo MCU de 32 bits basados en ARM a principios de 2012. También centrada en la integración de periféricos de alto rendimiento, la familia de 32 bits facilita el desarrollo con un conjunto de desarrollo gratuito basado en Eclipse que incluye un compilador completo, depurador y utilidad de creación rápida de prototipos AppBuilder.

También forman parte del negocio de base amplia de la empresa los productos de reloj y oscilador que se pueden personalizar en línea, así como aisladores digitales que reemplazan a los optoacopladores, receptores y transceptores inalámbricos de corto alcance para aplicaciones sub-GHz y una cartera emergente de productos de detección táctil y de proximidad para aplicaciones de consumo e industriales.

 

Adquisiciones

Diciembre de 2003, Silicon Labs adquirió Cygnal Integrated Products, un innovador con sede en Austin de microcontroladores (MCU) de 8 bits altamente integrados y de uso intensivo analógico.
2007-02-08, NXP Semiconductors anunció que adquiriría el negocio de comunicaciones celulares de Silicon Labs.[6]
2008, Silicon Labs anuncia la adquisición de Integration haz de iones enfocado para alquiler Associates
Abril de 2010, Silicon Labs anuncia la adquisición de 'ChipSensors' con sede en Limerick y Silicon Clocks con sede en California.
Enero de 2011, Silicon Labs adquiere SpectraLinear con sede en Silicon Valley.[7]
2012 Silicon Labs adquiere el fabricante de ZigBee Ember.[8 ingeniería inversa]
Junio de 2013, Silicon Labs anuncia su intención de adquirir el especialista en microcontroladores ARM de bajo consumo Energy Micro.

Preguntas Generales sobre Extracción de Firmware de Microcontroladores

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• Coprocésadores Criptográficos y su Impacto en el Bloqueo de MCU

  Muchos MCU modernos incluyen un coprocesador criptográfico dedicado. Este coprocesador acelera el cifrado y descifrado. También proporciona almacenamiento seguro de claves. El bit de bloqueo del MCU a menudo delega la gestión de claves en el coprocesador. El coprocesador tiene su propio mecanismo de bloqueo. Este bloqueo impide que la CPU host lea las claves directamente. La CPU host solo puede solicitar operaciones criptográficas. El coprocesador las realiza y devuelve el resultado. La lectura de un procesador EEPROM que contiene claves es imposible porque las claves nunca están en la EEPROM. Están en la SRAM protegida del coprocesador. Volcar la memoria flash y EEPROM de la memoria principal no revela las claves. La decapsulación y recuperación de código de la CPU principal no encontrará las claves. Copiar el contenido de la memoria criptográfica del coprocesador está bloqueado por su bloqueo interno. La ingeniería inversa del microcontrolador debe atacar el coprocesador por separado. La extracción de firmware de la memoria flash principal es posible, pero no incluye las claves. El bit de bloqueo del MCU ahora tiene dos componentes: el bloqueo principal y el bloqueo del coprocesador. El bloqueo del coprocesador suele ser más seguro. Utiliza una tecnología diferente. Por ejemplo, puede usar un PUF para la generación de claves. La clave no se almacena; se deriva sobre la marcha. Esto hace que la lectura de un procesador EEPROM sea irrelevante. El atacante no puede volcar la memoria flash y EEPROM para obtener la clave. La decapsulación y recuperación de código no puede extraer la clave porque no existe de forma permanente. Copiar el contenido de la memoria criptográfica es imposible porque la memoria es volátil y se borra al reiniciar. El coprocesador también implementa contramedidas de canal lateral. Utiliza enmascaramiento y aleatorización. Esto reduce las filtraciones. El bit de bloqueo del MCU se ve reforzado por las características de seguridad del coprocesador. Sin embargo, el coprocesador puede ser atacado a través de su interfaz. Si la CPU host está comprometida, puede enviar comandos maliciosos. Por ejemplo, puede solicitar el descifrado de muchos textos cifrados. Al analizar las respuestas, puede montar un ataque de texto cifrado elegido. Pero eso ataca al algoritmo, no a la clave. La clave permanece segura. Otro ataque es alterar el estado interno del coprocesador. Una alteración podría hacer que muestre la clave en lugar del resultado cifrado. Esto se ha demostrado. Para prevenir esto, el coprocesador tiene detección de fallos. Verifica la integridad de sus operaciones. Si se detecta una falla, se reinicia. El reinicio borra la clave. Por lo tanto, el bloqueo del MCU se beneficia de esta autodefensa. El coprocesador también admite arranque seguro. Verifica el firmware antes de permitir que la CPU host se ejecute. Esto evita que ransomware como LockBit inyecte código. El bloqueo del coprocesador es independiente del bloqueo del host. Incluso si se rompe el bloqueo del host, el bloqueo del coprocesador permanece. El atacante debe romper ambos. Esto duplica el esfuerzo. Muchos MCU también permiten que el coprocesador cifre la memoria flash principal. La clave de cifrado está dentro del coprocesador. La CPU host nunca la ve. Cuando el host lee la memoria flash, el coprocesador descifra sobre la marcha. Los datos descifrados solo están disponibles internamente. La lectura de un procesador EEPROM de la memoria flash produce texto cifrado. Volcar la memoria flash y EEPROM a través de la depuración produce texto cifrado. La decapsulación y recuperación de código de la memoria flash produce texto cifrado. Copiar el contenido de la memoria criptográfica de la memoria flash es inútil sin la clave. La ingeniería inversa del microcontrolador del firmware requiere descifrar primero. Pero eso necesita la clave del coprocesador. El coprocesador está diseñado para resistir la extracción. Por lo tanto, el bloqueo del MCU ahora está reforzado por hardware. La única esperanza del atacante es encontrar un fallo en la implementación del coprocesador. Por ejemplo, un canal lateral de temporización en la operación de descifrado. El coprocesador puede filtrar la clave a través de su consumo de energía. Pero si está bien enmascarado, la filtración es mínima. El atacante también podría intentar explotar el firmware del coprocesador. El coprocesador ejecuta su propio microcódigo. Ese microcódigo puede tener vulnerabilidades. Si el atacante puede actualizar el microcódigo, puede cambiar el comportamiento. Pero el microcódigo suele estar firmado. El coprocesador verifica la firma. Por lo tanto, el bloqueo del MCU se extiende al mecanismo de actualización del coprocesador. En resumen, los coprocesadores criptográficos mejoran significativamente el bloqueo del MCU. Impiden que la lectura directa de un procesador EEPROM, el volcado de memoria flash y EEPROM, la decapsulación, la copia de contenido, la ingeniería inversa y la extracción de firmware revelen secretos en texto plano. Añaden una segunda capa de defensa física y lógicamente separada.