Fraunhofer-Institute entwickeln RISC-V-Sicherheitschip

Gebondeter Chip: Das RISC-V Secure Element ist auf einem Träger befestigt und über Bonddrähte elektrisch mit ihm verbunden.
Gebondeter Chip: Das RISC-V Secure Element ist auf einem Träger befestigt und über Bonddrähte elektrisch mit ihm verbunden. – Bild: ©Jürgen Ernst / Fraunhofer IIS

Die Fraunhofer-Institute IIS, AISEC und EMFT stellen mit dem RISC-V-Secure-Element einen Sicherheitschip vor, der nach Angaben der Beteiligten vollständig in Deutschland designt und gefertigt wurde. Das Design basiert auf transparenter Open-Source-Hardware, integriert Post-Quanten-Kryptografie und ist als eigenständiger Chip oder als System-on-Chip-Komponente einsetzbar. Ziel ist es, Unternehmen einen anpassbaren Vertrauensanker mit Ansprechpartnern in der EU für vernetzte Geräte zu bieten und sie dabei zu unterstützen, die Anforderungen des europäischen Cyber Resilience Act (CRA) zu erfüllen.

Ausgangspunkt des Chips ist das offene Hardware-Design OpenTitan. Die Forschenden betonen, dass die allgemeine Zugänglichkeit solcher Open-Source-Hardware Vertrauen schaffe und einen langfristig gesicherten Zugang zur Technologie ermögliche.

Aufbauend auf dieser Basis haben die beteiligten Fraunhofer-Institute einen Chip entwickelt, der in der GlobalFoundries 22nm FDSOI-Technologie in Dresden gefertigt wurde. Den Beteiligten zufolge schafft die Entwicklung und Fertigung in Deutschland technologische Souveränität und Transparenz über die gesamte Wertschöpfungskette. „Transparenz ist beim Thema Sicherheit besonders wichtig. Unser Ziel war es deshalb, aus öffentlich verfügbarer Hardware einen Chip zu bauen, der in Deutschland designt und gefertigt wird, um so eine durchgängige Transparenz herzustellen“, sagt Andreas Seelos-Zankl, Projektleiter am Fraunhofer AISEC.

Anpassbare Sicherheit für viele Geräteklassen

Als weiteren Vorteil beschreiben die Beteiligten die Anpassbarkeit. In der Pressemitteilung wird betont, dass durch die enge Kooperation mit dem Chiphersteller GlobalFoundries mit Standort in Dresden Varianten mit speziellen Beschleunigern, Schnittstellen oder zusätzlichen Sicherheitsfunktionen auch in kleineren und mittleren Stückzahlen realisiert oder als kundenspezifischer Vertrauensanker in einem größeren System-on-Chip integriert werden können. Dies sei ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal des Fraunhofer RISC-V-Secure-Elements: „Für große Chiphersteller ist es nicht wirtschaftlich, Chipvarianten in kleinen Stückzahlen zu fertigen. Wir können die nötigen Anpassungen vornehmen und Unternehmen so auch kleinere Stückzahlen ermöglichen“, erklärt Seelos-Zankl.

Das Fraunhofer RISC-V-Secure-Element soll langfristig dazu beitragen, dass vertrauenswürdige Hardware in deutlich mehr Alltags- und Industriegeräten integriert wird. Um dieses Ziel zu erreichen, arbeiten die beteiligten Fraunhofer-Institute an nachfolgenden Chipvarianten. Dr. Augusto Wankler Hoppe, technischer Projektleiter am Fraunhofer IIS, erklärt, warum es so wichtig ist, Sicherheit direkt in der Hardware zu verankern: „Cybersicherheit lässt sich nicht nachträglich hinzufügen. Sie muss von Anfang an im Silizium verankert sein. Mit unserem RISC-V-Secure-Element haben wir eine offene, europäische Hardware-Root-of-Trust entwickelt, die sowohl heutigen Angriffen als auch den Anforderungen der Post-Quantum-Ära und regulatorischen Vorgaben wie dem Cyber Resilience Act gewachsen ist.“

Wie beteiligen sich die Institute?

Das Fraunhofer IIS verantwortet im Projekt die Konzeption und Umsetzung des RISC-V-Secure-Elements. Darüber hinaus begleitet das Institut den gesamten Entwicklungsprozess von der Architektur und dem Chipdesign über Prototyping und Integration bis hin zur Vorbereitung auf regulatorische Anforderungen.

Das Fraunhofer AISEC bringt seine Forschungsarbeit zur Post-Quanten-Kryptografie in das Projekt ein. Die Forschenden haben Verfahren für das Secure-Element so umgesetzt, dass Operationen trotz begrenzter Rechenleistung im Millisekundenbereich bleiben und laut den Beteiligten praxistauglich sind. Darüber hinaus fließt die Cybersecurity-Expertise des Fraunhofer AISEC in alle Designphasen sowie in die Security-Analyse und -Verifikation des Secure-Elements ein.

Ob Open-Source-Hardware physischen Angriffen standhält und wirklich sicher ist, soll in Labortests geprüft werden. Das Fraunhofer AISEC wird deshalb die physische Widerstandsfähigkeit des RISC-V-Secure-Element in seinem Common Criteria (CC) EAL7 zertifizierten Hardware-Sicherheitslabor evaluieren. Eingesetzt werden dabei verschiedene Verfahren wie Seitenkanalanalysen, Fehlerangriffe und optische Analyse. Wie betont wird, verfügt das Fraunhofer AISEC als zentraler Partner des OpenTitan-Projekts für Sicherheitstests hier über besondere Expertise.

Komplementär dazu wird die Funktionalität des RISC-V-Secure-Elements auf Prozessebene auch im CC EAL6 zertifizierten Sicherheitslabor des Fraunhofer EMFT mit Reverse-Engineering-Analyseverfahren geprüft. Zum Einsatz kommen u.a. licht- und infrarotmikroskopische Verfahren sowie ein speziell entwickeltes Chip-Scanning mittels Rasterelektronenmikroskopie. Laut Pressemitteilung erreichen diese Verfahren Auflösungen im Nanometerbereich und können selbst kleinste Strukturen des RISC-V-Secure-Elements sichtbar machen.



  • Wenn der Roboter beim Prüfen hilft

    Wenn der Roboter beim Prüfen hilft

    Eine zentrale Anwendung beim Roboter-Einsatz ist die Kollaboration zwischen Mensch und Maschine – beispielsweise die Unterstützung bei für den Menschen belastenden Aufgaben. Welche Vorteile eine produktive Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) haben kann,…

    mehr lesen: Wenn der Roboter beim Prüfen hilft

  • Körperschall im Edge analysieren

    Körperschall im Edge analysieren

    Der Condition-Monitoring-Workshop ‚Smart Monitoring – Körperschallanalyse im Edge‘ (max. 20 Teilnehmer) von Systec Electronic zeigt, wie sich mit unterschiedlichen Technologien physikalische Eigenschaften von Maschinen und Anlagen erfassen und zusammenführen lassen.

    mehr lesen: Körperschall im Edge analysieren

  • PWC steigt bei Adamos ein

    PWC steigt bei Adamos ein

    Die Wirtschaftsprüfungs- und Beratungsgesellschaft PWC Deutschland beteiligt an der Adamos GmbH. Adamos verfolgt mit mehr als 30 Partnern das Ziel, ein Ökosystem zu etablieren, in dem gemeinsam durchgängige Lösungen für…

    mehr lesen: PWC steigt bei Adamos ein

  • Maschinen leasen statt kaufen

    Maschinen leasen statt kaufen

    Seit einigen Jahren erfreuen sich Leasingmodelle für Maschinen einer wachsenden Nachfrage. Doch welche Vorteile bietet dieses Modell für kleine und mittlere Handwerksbetriebe und wie kann man sich vor möglichen Schäden…

    mehr lesen: Maschinen leasen statt kaufen

  • Wo stehen deutsche Unternehmen bei der Digitalisierung?

    Wo stehen deutsche Unternehmen bei der Digitalisierung?

    Deutsche Unternehmen stellen sich in einer aktuellen Bitkom-Studie in Sachen Digitalisierung nur ein ‘befriedigend‘ aus. Die Coronakrise sei dabei ein Weckruf, die Digitalisierung massiv voranzutreiben, sagt Bitkom-Präsident Achim Berg.

    mehr lesen: Wo stehen deutsche Unternehmen bei der Digitalisierung?

  • Kurzarbeit in der Industrie steigt

    Kurzarbeit in der Industrie steigt

    Kurzarbeit in der Industrie steigt 25,6% aller Firmen der deutschen Industrie erwarten in den kommenden drei Monaten Kurzarbeit. Das ist der höchste Stand seit 2010. Vor drei Monaten waren es…

    mehr lesen: Kurzarbeit in der Industrie steigt

  • Erwartungen an die Cloud in der Praxis

    Erwartungen an die Cloud in der Praxis

    Entscheider erwarten durch den Einsatz der Cloud vor allem mehr Agilität sowie schnell zur Verfügung stehende performante Services. In einer Studie von Exasol übertrifft die Cloud im Praxiseinsatz in vielen…

    mehr lesen: Erwartungen an die Cloud in der Praxis

  • Sechs Prozent der Deutschen Unternehmen nutzen KI-Technologien

    Sechs Prozent der Deutschen Unternehmen nutzen KI-Technologien

    Im Rahmen einer Studie hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie ermittelt, dass nur sechs Prozent der Deutschen Unternehmen künstliche Intelligenz einsetzen. Diese Unternehmen investierten rund 4,8Mrd.€ in die Technologie.

    mehr lesen: Sechs Prozent der Deutschen Unternehmen nutzen KI-Technologien

  • Zustände überwachen im Industrial IoT

    Zustände überwachen im Industrial IoT

    Schildknecht bietet auf dem Automatisierungstreff 2020 ein Tagesprogramm rund um das Condition Monitoring von industriellen Maschinen und Anlagen an. Nach einer Keynote widmen sich drei Workshops dem Thema mit dem…

    mehr lesen: Zustände überwachen im Industrial IoT

  • Geschäftsmodelle mit dem Internet of Things

    Geschäftsmodelle mit dem Internet of Things

    Beim Workshop von Exor stehen neue Geschäftmodelle für Maschinen und Anlagen auf der Basis von IoT im Fokus. Der Anbieter liefert dazu Technologien und Methoden, mit denen Fertigungsbetriebe zunächst ein…

    mehr lesen: Geschäftsmodelle mit dem Internet of Things

  • Maschinenbau spürt weitere Auswirkungen der Corona-Krise

    Maschinenbau spürt weitere Auswirkungen der Corona-Krise

    Der Maschinenbau bekommt die Folgen der Corona-Pandemie mit zunehmender Wucht zu spüren. Das geht aus einer zweiten Umfrage des VDMA unter 965 Mitgliedsfirmen hervor.

    mehr lesen: Maschinenbau spürt weitere Auswirkungen der Corona-Krise

  • Beratungsangebote rund ums Homeoffice

    Beratungsangebote rund ums Homeoffice

    Cosmo Consult will in der Corona-Krise mit teils kostenfreie Webinaren, Workshops und Beratungspaketen Fachwissen rund um Microsoft Teams und die digitale Zusammenarbeit im Homeoffice anbieten.

    mehr lesen: Beratungsangebote rund ums Homeoffice