Keysight и Rambus объединяют усилия для обнаружения утечек по сторонним каналам в архитектуре AES на этапе подготовки к производству (pre-silicon)

САНТА-РОЗА, Калифорния, 23 августа 2026 г.

Компании Keysight и Rambus провели совместную работу, чтобы продемонстрировать возможность обнаружения уязвимостей по сторонним каналам (side-channel vulnerabilities) в архитектуре улучшенного стандарта шифрования (AES) на этапе подготовки к производству (предкремниевая стадия). Компания Rambus предоставила предварительную версию одного из своих проектов AES, в котором ранее с помощью традиционного валидационного тестирования на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС / FPGA) была выявлена уязвимость к атакам по сторонним каналам (SCA). Используя программный комплекс Keysight Inspector Pre-Silicon SCA, команда безопасности устройств Keysight обнаружила утечку по сторонним каналам из сигналов схемы AES непосредственно в процессе моделирования, а также установила ее первопричину без использования физического аппаратного обеспечения. Полученные результаты точно совпали с данными традиционной FPGA-валидации, проведенной командой Rambus.

По мере усложнения криптографических реализаций выявление уязвимостей на более ранних этапах цикла проектирования становится критически важным приоритетом. Обнаружение проблем на предкремниевой стадии снижает риск дорогостоящих повторных итераций при производстве кристаллов (silicon re-spins), сокращает время вывода продукта на рынок и устраняет необходимость в дорогостоящем физическом испытательном оборудовании. Это предоставляет разработчикам полупроводников и IP-блоков более быстрый и масштабируемый путь к созданию кремниевых чипов, устойчивых к атакам по сторонним каналам.

Решение проблем безопасности на ранних этапах проектирования

Создание криптографически безопасного кремния является одной из самых сложных задач в аппаратной инженерии. Атаки по сторонним каналам, которые эксплуатируют непреднамеренные сигналы, такие как энергопотребление или электромагнитное излучение, а не изъяны в самом алгоритме, могут поставить под угрозу даже математически безупречную реализацию. Традиционно выявление таких уязвимостей требовало наличия физического оборудования и зачастую происходило слишком поздно в цикле проектирования, что затрудняло избежание существенных доработок.

Ранее компания Rambus обнаружила уязвимость по сторонним каналам в предварительной версии одного из своих ядер AES посредством валидационного тестирования на базе FPGA. Задача заключалась в том, чтобы определить, можно ли обнаружить ту же самую уязвимость на уровне регистровых передач (RTL) и на этапах моделирования без физического аппаратного обеспечения, и можно ли изолировать ее первопричину непосредственно в самой схеме.

Предкремниевый анализ, обеспечивающий понимание на физическом уровне

С помощью инструмента DS2210A Inspector Pre-Silicon SCA от компании Keysight, команда безопасности устройств Keysight проанализировала предварительную версию проекта Rambus AES, чтобы независимо обнаружить известную утечку и выявить ее источник, не полагаясь на физические устройства или лабораторное оборудование.

Результаты показали, что та же самая утечка по сторонним каналам, наблюдавшаяся при тестировании FPGA, была идентифицирована на этапе подготовки к производству (pre-silicon). Ее первопричина была точно локализована в проекте, а обнаружение стабильно подтверждалось как при моделировании на уровне регистровых передач (RTL), так и при моделировании на вентильном уровне (gate-level). Результаты данного анализа в высокой степени совпали с традиционными методами посткремниевой валидации. Проверка финальной релизной версии подтвердила, что меры по снижению рисков, предпринятые компанией Rambus, полностью устранили эту уязвимость.

Гилберт Гудвилл (Gilbert Goodwill), технический директор по инженерным разработкам компании Rambus, отметил: «Имитационное моделирование Pre Silicon SCA от Keysight обеспечивает значительное преимущество по сравнению с аппаратным тестированием (на базе FPGA или ASIC), позволяя локализовать базовый код, связанный с обнаруженной утечкой. Это серьезный шаг вперед по сравнению с аппаратным тестированием, которое проводится в отрыве от программного кода. Тот факт, что данный инструмент способен моделировать выполнение кода с точностью, достаточной для выявления утечек, осуществлять это с необходимой производительностью для практического применения, а теперь еще и связывать такие утечки с конкретным кодом, делает его исключительно важным решением для разработчиков интеллектуальной собственности (IP), устойчивой к атакам по сторонним каналам».

Интеграция средств обеспечения безопасности на более ранних этапах маршрута проектирования

Данное тематическое исследование (case study) подчеркивает более масштабный сдвиг в подходах полупроводниковой индустрии к обеспечению аппаратной безопасности. Традиционно оценки уязвимостей по сторонним каналам проводились на поздних стадиях цикла разработки: после логического синтеза и часто после передачи проекта в производство (tape-out), когда стоимость исправления уязвимостей максимальна. Предкремниевое тестирование на базе FPGA позволило проводить такие оценки раньше, однако по-прежнему требовало наличия физического оборудования, калибровки измерительных установок и технического обслуживания аппаратуры.

Комплекс Keysight Inspector Pre Silicon SCA развивает эту концепцию, обеспечивая возможность анализа, полностью основанного на имитационном моделировании. Это устраняет аппаратные зависимости, обеспечивает получение детерминированных и воспроизводимых результатов, а также требует меньшего количества трасс (traces). Поскольку данный инструмент работает непосредственно с описаниями на уровне RTL и списками цепей (netlist), его можно интегрировать в маршрут проектирования и перезапускать после каждого изменения, поддерживая итеративный, основанный на данных процесс разработки безопасных решений.

Важно отметить, что он дополняет рабочие процессы с использованием FPGA, помогая выявлять потенциальные утечки на ранних этапах, что позволяет командам разработчиков сосредоточиться на физической валидации там, где это имеет наибольшее значение.

Раннее получение ответов, сокращение числа дорогостоящих повторных выпусков кристаллов

По мере того как требования к безопасности ужесточаются в сфере полупроводников, автомобильной, аэрокосмической и оборонной промышленности, а также в других отраслях, способность на ранней стадии обнаруживать и устранять уязвимости становится определяющим преимуществом. Решение Keysight Inspector Pre-Silicon SCA предоставляет командам разработчиков более быстрый и точный путь к передаче проекта на фабрику (tape-out), снижая риски дорогостоящих повторных выпусков кристаллов, сокращая время вывода на рынок и формируя более высокую степень уверенности в безопасности каждой криптографической реализации.

Ознакомьтесь с полной версией тематического исследования, чтобы детально изучить применяемую методологию и технические результаты.

Источник: Keysight Press Releases