Vertrauen durch Transparenz: Methoden und Werkzeuge für das Design quelloffener, vertrauenswürdiger Prozessoren
Im täglichen Leben werden wir künftig noch mehr elektronischen Bauteilen vertrauen müssen, die beispielsweise in selbstfahrenden Autos oder Servicerobotern zum Einsatz kommen. Um Elektronik sicher und zuverlässig einzusetzen, müssen wir in den globalen Wertschöpfungsketten eine souveräne Position einnehmen können. Dazu gehört das Nachvollziehen der Funktionalität der verbauten Komponenten sowie die Versorgungssicherheit. Deutschland braucht daher für seine technologische Souveränität Spitzenkapazitäten in der Erforschung, Entwicklung und Anwendung von vertrauenswürdiger Elektronik. Um dies realisieren zu können, sollen die Projekte der Förderinitiative ZEUS im Rahmen der Leitinitiative „Vertrauenswürdige Elektronik“ neuartige Methoden, Lösungen und Prozesse erforschen und entwickeln, vom Design über die Herstellung bis zur Analyse und Prüfung.
Ziel des Projekts „Härtung der Wertschöpfungskette durch quelloffene, vertrauenswürdige EDA-Tools und Prozessoren (VE-HEP)“ ist es, erstmals wesentliche Teile der gesamten Wertschöpfungskette im Bereich der Entwicklung und Fertigung von sicherheitsrelevanten Chips (Hardware Security Module) in Open Source zu realisieren. Dies bezieht sich sowohl auf die Entwicklung der Hardware als auch auf die Implementierung von Härtungsmechanismen, also dem Schutz vor Angriffen. Weiterhin werden Schwachstellen der Hardware-Wertschöpfungskette analysiert und offengelegt. Konkret soll ein gegen physikalische Angriffe geschützter RISC-V-Prozessor entwickelt werden. Als Anwendungsfall zur Evaluation der entwickelten Lösung wird die durch Hardware beschleunigte Ausführung von kryptographischen Operationen betrachtet. Erstmals sollen in einer quelloffenen Software für den Entwurf von Mikroelektronik – einem sogenannten Electronic Design Automation (EDA)-Tool − Härtungsmaßnahmen gegen Seitenkanalangriffe automatisiert werden. Die Forschenden werden offene Lösungen und Ansätze wählen, um die Verifizierbarkeit der entwickelten Hardware zu ermöglichen. Hierdurch wird eine vollständig transparente Zertifizierbarkeit erreicht. Am Ende des Projektes steht ein Demonstrator, der die Ergebnisse im Kontext der industriellen Praxis aufzeigt.
Sind Prozessoren und Kryptobeschleuniger quelloffen, so erleichtert dies kleineren und mittleren Unternehmen den Markteinstieg. Dadurch werden Wertschöpfungs- und Lieferketten diversifiziert, was wiederum Abhängigkeiten reduziert und perspektivisch die Wettbewerbs- und Innovationsfähigkeit der deutschen und europäischen Industrie stärkt. Im Speziellen bewirkt das Projekt VE-HEP auch den Ausbau von Kompetenzen und Wertschöpfung im Bereich IT-Hardware, insbesondere bei Mikroprozessoren für die Automobilindustrie und für Geräte im Internet der Dinge (IoT). Die Ergebnisse des Projekts werden dazu beitragen, dass künftig sicherheitskritische Hardwaredesigns und formal verifizierte Härtungsmaßnahmen leichter umzusetzen sind. Eine Industrial Liaison Group, die durch die Projektpartner gegründet wird, analysiert, überwacht und lenkt die stetige industrienahe Weiterentwicklung der im Projekt gewonnenen Ergebnisse und entwickelt die rechtlichen Rahmenbedingungen und eine dauerhaft tragfähige Gesellschaft.