IT-SICHERHEITS EIGENSCHAFTEN FÜR ENG-GEKOPPELTE, ASYNCHRONE MULTI-BETRIEBSSYSTEME

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1 Gesellschaft für Informatik e.v. - Fachausschuss Echtzeitsysteme Echtzeit 2013: Funktionale Sicherheit" IT-SICHERHEITS EIGENSCHAFTEN FÜR ENG-GEKOPPELTE, ASYNCHRONE MULTI-BETRIEBSSYSTEME Boppard am Rhein, 21. November 2013 Pierre Schnarz

2 IN-CAR MULTIMEDIA icm.fbi.h-da.de 2

3 IN-CAR MULTIMEDIA Assistenz HMI Unterhaltung Steuerung Navigation Displays Radio Klima Außenkameras Sprache Streaming Media Sitze Kombiinstrument Eingabegeräte Internet Türen Verteilte Entwicklung Unterschiedliche Anforderungen Zuverlässigkeit 3

4 IN-CAR MULTIMEDIA Assistenz HMI Unterhaltung Steuerung Navigation Displays Radio Klima Außenkameras Sprache Streaming Media Sitze Kombiinstrument Eingabegeräte Internet Türen Verteilte Entwicklung Unterschiedliche Anforderungen Zuverlässigkeit 3

5 MULTI-OS RTOS GPOS mobileos... Hardware 4

6 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG Hardware 5

7 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG APU0 APU1 APU2 APUN Hardware 5

8 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG RTOS GPOS mobileos... APU0 APU1 APU2 APUN Hardware 5

9 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG RTOS GPOS mobileos... APU0 APU1 APU2 APUN Memory Partition0 Memory Partition1 Memory Partition2 Hardware 5

10 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG RTOS GPOS mobileos... APU0 APU1 APU2 APUN Memory Partition0 Memory Partition1 Memory Partition2 Gemeinsam genutzter Speicher (SHM) Hardware 5

11 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG RTOS GPOS mobileos... APU0 APU1 APU2 APUN Memory Partition0 Memory Partition1 Memory Partition2 Gemeinsam genutzter Speicher (SHM) CAN Grafik Kontroller UMTS Modul Hardware 5

12 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG RTOS GPOS mobileos... APU0 APU1 APU2 APUN Memory Partition0 Memory Partition1 Memory Partition2 Gemeinsam genutzter Speicher (SHM) CAN Grafik Kontroller UMTS Modul Hardware OS-Domäne0 OS-Domäne1 OS-Domäne2 5

13 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG RTOS GPOS mobileos... APU0 APU1 APU2 APUN Memory Partition0 Memory Partition1 Memory Partition2 Gemeinsam genutzter Speicher (SHM) CAN Grafik Kontroller UMTS Modul Hardware OS-Domäne0 OS-Domäne1 OS-Domäne2 6

14 MULTI-OS - TECHNISCHE UMSETZUNG Asynchronous Multi Processing (AMP) RTOS GPOS mobileos... Enge Kopplung APU0 APU1 APU2 APUN Memory Partition0 Memory Partition1 Memory Partition2 Gemeinsam genutzter Speicher (SHM) Vermeidung von Virtual Machine Monitor CAN Grafik Kontroller UMTS Modul Hardware oder Hypervisor OS-Domäne0 OS-Domäne1 OS-Domäne2 Statische Konfiguration 6

15 PROTOTYPISCHE UMSETZUNG 7

16 PROTOTYPISCHE UMSETZUNG Pandaboard: TI OMAP5 SoC 2 x ARM Cortex-A15 APUs GPU, IPU, DSS, USB3 7

17 IT-SICHERHEIT RTOS mobileos 8

18 IT-SICHERHEIT RTOS mobileos 8

19 IT-SICHERHEIT RTOS mobileos 8

20 ANGRIFFS VEKTOREN RTOS mobileos 9

21 ANGRIFFS VEKTOREN RTOS mobileos 9

22 ANGRIFFS VEKTOREN Denial of Service Manipulation RTOS mobileos Ausspähen von Daten Unerlaubte Zugriffe 9

23 SCHUTZZIELE Denial of Service Manipulation Ausspähen von Daten Unerlaubte Zugriffe 10

24 SCHUTZZIELE Denial of Service Manipulation Isolation Vertrauen Ausspähen von Daten Unerlaubte Zugriffe 10

25 SCHUTZZIELE Denial of Service Manipulation Isolation Vertrauen Ausspähen von Daten Unerlaubte Zugriffe 10

26 KOPPLUNG Gemeinsames UI Kombiinstrument Unterhaltung Navigation Telefon... 11

27 KOPPLUNG Gemeinsames UI Kombiinstrument Unterhaltung Navigation Telefon... OS-Domäne 0 OS-Domäne 1 OS-Domäne 2 Compositor Grafik Ausgabe UI Application UI Application UI-APP... User Event Pixel Buffer Gemeinsamer Speicher 11

28 KONIKATIONSKANÄLE OS-Domäne0 OS-Domäne1 OS-Domäne2 Compositor Grafik Ausgabe UI Application UI Application UI-APP... User Event Pixel Buffer Gemeinsamer Speicher TPM = Trusted Platform Module 12

29 KONIKATIONSKANÄLE OS-Domäne0 OS-Domäne1 OS-Domäne2 Compositor Grafik Ausgabe UI Application UI Application UI-APP... User Event Pixel Buffer Gemeinsamer Speicher TPM = Trusted Platform Module Relationen in 1:1 auflösen Feste Zuordnung Isolierbarkeit Implementierung von Vertrauen innerhalb der Kanäle 12

30 KONIKATIONSKANÄLE OS-Domäne0 OS-Domäne1 OS-Domäne2 Compositor Grafik Ausgabe UI Application UI Application UI-APP... User Event Pixel Buffer Gemeinsamer Speicher TPM = Trusted Platform Module TPM TPM TPM Relationen in 1:1 auflösen Feste Zuordnung Isolierbarkeit Implementierung von Vertrauen innerhalb der Kanäle 12

31 KONIKATIONSKANÄLE OS-Domäne0 OS-Domäne1 OS-Domäne2 Compositor Grafik Ausgabe UI Application UI Application UI-APP... User Event Pixel Buffer Gemeinsamer Speicher TPM = Trusted Platform Module TPM TPM TPM Relationen in 1:1 auflösen Feste Zuordnung Isolierbarkeit Implementierung von Vertrauen innerhalb der Kanäle 12

32 ISOLATION Angreifer OS Ziel OS APU0 APU1 Memory Partition 0 Memory Partition 1 OS-Domäne 0 OS-Domäne 1 13

33 ISOLATION Angreifer OS Ziel OS APU0 APU1 Memory Partition 0 OS-Domäne 0 Memory Partition 1 OS-Domäne 1 APU Subsystem APU0 APU 1 = Memory Management Unit 13

34 ISOLATION Angreifer OS Ziel OS APU0 APU1 Memory Partition 0 OS-Domäne 0 Memory Partition 1 OS-Domäne 1 APU Subsystem APU0 APU 1 = Memory Management Unit 13

35 ISOLATION Common Shared Bus (CSB) Main Memory APU0 APU 1 APU Subsystem 14

36 ISOLATION Co-PU Subsystem Co-PU Common Shared Bus (CSB) Main Memory APU0 APU 1 APU Subsystem 14

37 DURCHBRECHEN DER ISOLATION Co-PU Subsystem Co-PU Common Shared Bus (CSB) Main Memory APU0 APU 1 APU Subsystem 15

38 DURCHBRECHEN DER ISOLATION Angreifer OS Ziel OS Common Shared Bus (CSB) Co-PU Subsystem Co-PU APU0 Memory Partition 0 OS-domain 0 APU1 Memory Partition 1 OS-domain 1 Main Memory APU0 APU 1 APU Subsystem Co-PU Exploit Firmware Co-PU Subsystem 15

39 ERWEITERN DER ISOLATION Co-PU Subsystem Co-PU Common Shared Bus (CSB) Main Memory APU0 APU 1 APU Subsystem 16

40 ERWEITERN DER ISOLATION Co-PU Subsystem Co-PU Common Shared Bus (CSB) Main Memory APU0 APU 1 APU Subsystem 16

41 ERWEITERN DER ISOLATION Co-PU Subsystem Co-PU GPU Common Shared Bus (CSB) Main Memory APU0 APU 1 APU Subsystem 16

42 ZUSAMMENFASSUNG Spezielles Einsatzgebiet Identifikation der Berührungspunkte Gerätelogikanpassung -> Isolation Anforderungen für Kommunikationsszenario Konzept für TPM 17

43 Gesellschaft für Informatik e.v. - Fachausschuss Echtzeitsysteme Echtzeit 2013: Funktionale Sicherheit" IT-SICHERHEITS EIGENSCHAFTEN FÜR ENG-GEKOPPELTE, ASYNCHRONE MULTI-BETRIEBSSYSTEME Boppard am Rhein, 21. November 2013 Pierre Schnarz