บทเรียน 2.1 — ชิปความปลอดภัยทำอะไรให้เรา

เป้าหมาย

เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณจะ

1. ระบุหน้าที่ของชิปความปลอดภัยได้อย่างน้อยสามข้อ เช่น เก็บกุญแจ ลงลายเซ็น และสุ่มเลข
2. อ่านสถานะของ HSM ด้วยคำสั่งที่ไม่ต้องทำธุรกรรมกับชิป ตามตัวอย่างอ้างอิงของ SDK
3. อธิบายว่าคำสั่งใดของชิปย้อนกลับไม่ได้ และทำไมบทเรียนจะไม่แตะคำสั่งเหล่านั้น

ก่อนเริ่ม

• เรียนมาก่อน: บทเรียน 1.2: พื้นฐานวิทยาการเข้ารหัส
• บอร์ด: TESAIoT Dev Kit พร้อมสาย USB และ serial terminal
• ซอฟต์แวร์: TESAIoT PSE84 Dev Kit SDK ที่ commit ef72c1b และ ModusToolbox 3.6

หลัง flash ทุกครั้ง ถอดสาย USB ออกจนสุด นับสิบ แล้วเสียบใหม่ (ไฟหน้าจอต้องการขอบสัญญาณแบบเย็น)

ดูของจริงก่อน

ref_hsm.c ที่เราจะรันวันนี้เปิดไฟล์ด้วยประโยคว่า "THIS IS A REFERENCE LIST, NOT A JOB."

It enrols nothing, publishes nothing, and writes nothing — to the chip or anywhere else.

และมี SAFETY note ว่าไฟล์นี้ไม่แตะ metadata tag C0 ซึ่งเป็นสถานะวงจรชีวิตของชิปที่ "moves one way only and which no reflash undoes"

ทายก่อน ทำไมตัวอย่างแรกที่ SDK ให้เรารันกับชิปความปลอดภัย จึงตั้งใจ ไม่ทำอะไรกับชิปเลย

แนวคิด (1) — ชิปนี้ทำอะไรได้บ้าง

OPTIGA™ Trust M คือ security controller ที่ผ่านการรับรอง Common Criteria EAL6+ (high)

ส่วนที่เกี่ยวกับการครอบครองชิป/ลงทะเบียน/Protected Update ถูกห่อไว้ใน libbento_hsm.a (export 18 ฟังก์ชัน)

แนวคิด (2) — Object, metadata และสถานะวงจรชีวิต

metadata tag สำคัญ C0=LcsO (01 creation → 03 → 07 op → 0F) · C1=version (กันย้อนรุ่น) · D0=Change access · E8=ชนิด object

E1 FC 07 แปลว่า "เขียนได้ตราบที่ LcsO < op" — ช่องส่วนใหญ่เขียนได้เพราะชิปยังอยู่ที่ creation (01)

แนวคิด (3) — สิ่งที่ย้อนกลับไม่ได้ และการอ่านสถานะแบบฟรี

ย้อนกลับไม่ได้

1. LcsO (tag C0) เดินทางเดียว 01→03→07→0F — ไม่มี reflash/ลบ/ตัดไฟใดพากลับได้ เมื่อถึง op การเขียน metadata หยุดถาวร
2. ตัวนับ version (tag C1) ขึ้นได้อย่างเดียว
3. Change=never ของ 0xE0E0/0xE0F0 เปลี่ยนไม่ได้เลย

ส่วน ล็อกของ Protected Update (D0=21 E0 E8) กลับทางได้ ตราบที่ LcsO < op

หลักสูตรนี้ไม่สั่งให้คุณเขียน C0 หรือเลื่อน LcsO ไม่ว่ากรณีใด — ผลคือบอร์ดใช้เรียนต่อไม่ได้ ไม่มีทางกู้

อ่านสถานะแบบฟรี trustm_requested_target_oid(), trustm_requested_anchor_oid(), trustm_current_correlation_id() — ไม่แตะชิป ส่วน optiga_manager_lock() ไม่ฟรี ต้องคืนด้วย unlock() เสมอ

ตัวอย่างสมบูรณ์ — ตัดจาก ref_hsm.c

const char *cid = trustm_current_correlation_id();
printf("  trustm_current_correlation_id()= %s\r\n",
       (cid != NULL) ? cid : "(none — nothing in flight)");

/* Chip readiness — a balanced probe, not a free read */
if (optiga_manager_lock()) {
    printf("  optiga_manager_lock()          = true  (manager up, chip free)\r\n");
    optiga_manager_unlock();
    printf("  optiga_manager_unlock()        — gate returned\r\n");
} else {
    printf("  optiga_manager_lock()          = false (manager not "
           "initialised, or another task holds the chip)\r\n");
}

สามเรื่องที่ควรเห็น พิมพ์ NULL ต้องมีตัวกัน · ถือแล้วต้องคืน · ค่า false ไม่บอกสาเหตุ

ฝึกเติม / แล็บ

ฝึกเติม จัดกลุ่ม: trustm_requested_anchor_oid() (ฟรี) · optiga_manager_lock() (ถือประตู) · optiga_crypt_ecdsa_sign(...) (ธุรกรรมกับชิป) · เขียน tag C0=07 (ย้อนไม่ได้)

แล็บ อ่านสถานะของ HSM โดยไม่เริ่มอะไรเลย

1. build+flash ref_hsm บน CM33_NS แล้วถอด/เสียบ USB
2. ทายก่อนดูผล ว่า trustm_requested_target_oid(), optiga_manager_lock() จะได้ค่าอะไร
3. เทียบผลจริงกับที่ทาย
4. build ใหม่ด้วย 03_chip_ownership ดูว่า optiga_manager_lock() เปลี่ยนไปอย่างไร

ข้อห้าม ไม่เปิด EXAMPLE_HSM_REQUEST_PU/EXAMPLE_HSM_ISOLATED_TEST และไม่เขียน metadata ใด ๆ

เช็กความเข้าใจ

1. ข้อใด ไม่ใช่ หน้าที่ที่ OPTIGA™ Trust M ทำให้ SDK ของบอร์ด

   • ก) สร้างเลขสุ่มด้วย TRNG · ข) ลงลายเซ็น ECDSA ด้วยกุญแจที่อยู่ในชิป · ค) เข้ารหัสภาพบนจอ LCD · ง) เก็บกุญแจลับที่สร้างขึ้นในชิป

2. ref_hsm.c บอกว่าฟังก์ชันใด ไม่ใช่ การอ่านแบบฟรี

   • ก) trustm_requested_target_oid() · ข) trustm_current_correlation_id() · ค) optiga_manager_lock() · ง) trustm_requested_anchor_oid()

3. ทำไมหลักสูตรนี้จึงไม่สั่งให้เขียน tag C0

   • ก) เพราะชิปไม่รองรับ · ข) เพราะ LcsO เดินทางเดียว ไม่มี reflash ใดพากลับได้ และเมื่อถึง op การเขียน metadata จะหยุดถาวร · ค) เพราะต้องใช้รหัสผ่านจาก Infineon · ง) เพราะจะทำให้ WiFi ใช้ไม่ได้

ไปต่อ

เราเห็นแล้วว่าแค่ถามว่า "ชิปว่างไหม" ก็ต้องถือประตูแล้วคืน บทต่อไปจะลงลึกเรื่องประตูนั้น ว่าทำไมมีสามชื่อ

บทเรียนถัดไป: บทเรียน 2.2: กติกาการเข้าถึงชิป