WO2021123684A1 - Système électronique et procédés d'activation dynamique de contre-mesures - Google Patents

Système électronique et procédés d'activation dynamique de contre-mesures Download PDF

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WO2021123684A1
WO2021123684A1 PCT/FR2020/052559 FR2020052559W WO2021123684A1 WO 2021123684 A1 WO2021123684 A1 WO 2021123684A1 FR 2020052559 W FR2020052559 W FR 2020052559W WO 2021123684 A1 WO2021123684 A1 WO 2021123684A1
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security
hardware
execution
electronic system
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PCT/FR2020/052559
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Sylvain Charbonnier
Jean Roch Coulon
Vincent DUMAS
André Sintzoff
Original Assignee
Thales Dis France Sa
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    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/50—Monitoring users, programs or devices to maintain the integrity of platforms, e.g. of processors, firmware or operating systems
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    • G06F2221/00—Indexing scheme relating to security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F2221/03—Indexing scheme relating to G06F21/50, monitoring users, programs or devices to maintain the integrity of platforms
    • G06F2221/034—Test or assess a computer or a system

Definitions

  • the present invention relates to the field of securing the execution of software on an electronic device against attacks, and more particularly to a method for dynamically activating countermeasures.
  • Software execution on an electronic device can be the subject of various attacks, allowing an attacker to maliciously modify the execution of software code on the electronic device or to gain knowledge of sensitive data stored on the secure device. , such as secret cryptographic keys or banking information.
  • the present invention therefore relates to a method of configuring an electronic system for a secure execution of a code comprising a plurality of functions, said electronic system being configured to apply, during an execution of a code. a function, a security countermeasure configuration among a plurality of security countermeasure configurations, said method being executed by said electronic system comprising a hardware processor, security hardware registers configured to store start addresses of functions among said plurality of functions and associated security countermeasures configurations to be applied during an execution of said functions, a detection system configured to detect an attack on said electronic system during an execution of a function among said plurality of functions and including:
  • said electronic system further comprises a backup memory while the start address of said first function and said selected security countermeasure configuration, stored in said hardware security register, are copied from said register.
  • security equipment to said backup memory after said detection of an attack and, on startup of the electronic system, the starting addresses and the associated security countermeasures configurations, stored in said backup memory, are copied from said memory backup to said material security registers.
  • the present invention relates to a method for executing a code comprising a plurality of functions, by an electronic system configured for secure execution of said code according to the method according to the first aspect, and for application, during an execution of a function, of a configuration of security countermeasures among a plurality of configurations of security countermeasures and comprising a hardware processor and hardware security registers storing, for at least one function among said plurality of functions, a function start address and an associated configuration of security countermeasures, to be applied during an execution of said at least one function, said method being executed by said electronic system and comprising, when the code execution passes through 'a first function has a second function:
  • Such a method makes it possible to effectively protect parts of the code by activating, during their execution, the countermeasures necessary to protect them from the type of attacks which have already been detected during a previous execution of the code.
  • Applying said predefined configuration of security countermeasures may include disabling all activated countermeasures.
  • said electronic system comprises a secure processor state hardware register (psr_sec) storing a start address of a function in execution and a current configuration of a security countermeasure, as well as:
  • determining whether one of the hardware security registers stores a start address of the second function includes comparing the start address of the second function stored in said processor secure state hardware register (psr_sec) to the start of function addresses stored in the hardware safety registers (break (i) _sec),
  • - applying a security countermeasure configuration associated with the start address of the second function before executing said second function includes activating the required security countermeasures in the countermeasure configuration security associated with the start address of the second function and disabled in the current security countermeasure configuration.
  • the method according to the second aspect can comprise: when the execution of the code passes from a first function to a second function, saving the contents of the processor secure state hardware register storing the start address of the first function in running and updating the secure processor state hardware register with the start address of the second function, and at the end of the execution of the second function and when execution reverts to the first function, reloading the saved content.
  • the step of determining whether one of the security hardware registers stores a start address of the second function and / or the step of saving the content and reloading the saved content can be performed by a dedicated hardware circuit.
  • this invention relates to a computer program product directly loadable into the memory of at least one computer, comprising software code instructions for carrying out the steps of the methods according to the first and second aspects of the invention. when said product is run on the computer.
  • the present invention relates to an electronic system comprising a hardware processor, hardware security registers and a detection system, configured to perform the steps of the methods according to the first and the second aspect of the invention.
  • one or more embodiments include the following features, fully described and particularly emphasized in the claims.
  • Figure 1 is a schematic illustration of an electronic system according to the present invention.
  • Figure 2 is a schematic illustration of a method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exemplary configuration of an electronic device according to the present invention.
  • Figures 4 and 5 are schematic illustrations of an example of secure execution of a code according to the present invention.
  • the invention relates to a method of configuring an electronic system 1 for secure execution of a code comprising a plurality of functions.
  • the electronic system is able to apply, during the execution of a function, a configuration of security countermeasures among a plurality of configurations of security countermeasures .
  • Each configuration of security countermeasures is defined by one or more countermeasures, the activation of which protects the electronic system against one or more types of attacks.
  • Such countermeasures may include timing desynchronization such as clock jitter, power smoothing, activation of an anti-code rerouting mechanism, and memory access redundancy.
  • Such an electronic system comprises, as shown in FIG. 1, a hardware processor 101 intended for the execution of the code to be protected and at least one memory 102, such as a non-volatile memory, a RAM memory and / or a ROM memory. in which the code is stored.
  • the electronic system can also include a backup memory 105 such as a non-volatile memory, a programmable read only memory, a hard disk, etc.
  • Such an electronic system can for example be a smart card or a tamper-proof computer.
  • the main idea of the invention is to activate countermeasures during the execution of functions which have undergone attacks during a previous execution. To do this, attacks are detected during the operation of the electronic system.
  • the electronic system comprises a detection system 103 configured to detect an attack on the electronic system during the execution of a function among the plurality of functions of the code to be protected.
  • countermeasures to be activated for the next executions of the function, are defined.
  • a security countermeasures configuration associated with the function that was running at the time of the attack is defined.
  • the electronic system includes hardware security registers 104 configured to store function start addresses among the plurality of functions of the code, and associated security countermeasure configurations. , to be applied when performing these functions.
  • such hardware security registers may be named break, _sec, where i represents an integer.
  • the electronic system checks, at the start of the execution of a function, whether its starting address is stored in any one of the registers. break safety equipment, _sec. If a start-of-function address is found, the associated configuration is applied by activating the required countermeasures, such that these countermeasures remain active throughout the execution of the associated function.
  • a first step S1 the detection system of the electronic system detects an attack on said electronic system during the execution of a first function. This step can be carried out continuously during the operation of the electronic system, until an attack is detected.
  • the electronic system selects, as a function of the attack detected in the first step, a security countermeasure configuration to be applied during an execution of the first function.
  • This security countermeasure configuration preferably includes one or more countermeasures against the attack detected in the first step, so that this countermeasure configuration, when applied, triggers the necessary countermeasures to protect the electronic system against further execution of the detected attack.
  • the electronic system stores, in a break hardware security register, _sec, the start address of the first function and the selected configuration of the security countermeasure to be applied during an execution of the first function.
  • a fourth step S4 when the execution code passes from a first function to a second function, the electronic system determines whether one of the hardware security registers break, _sec stores the start address of the second. function. This step can be performed by a dedicated hardware circuit. When one of the break hardware security registers, _sec stores the start address of the second function in a step S41, the electronic system applies the stored security countermeasure configuration before executing the second function. Thus, the execution of the second function is effectively protected by the countermeasures activated against the type of attacks it suffered during a previous execution.
  • the second function does not require special countermeasures to be activated.
  • the electronic system can apply a predefined security countermeasure configuration before executing the second function.
  • This predefined security countermeasure configuration may simply indicate that no countermeasure is required.
  • the application of the predefined configuration of security countermeasures may include deactivation of all activated countermeasures, in order to speed up the execution of the second function.
  • the fourth step described above can be executed repeatedly each time a new function is called, in order to adapt the configuration of the countermeasures to the next function to be executed.
  • the electronic system can at the same time carry out on the one hand the first three steps S1 to S3, in order to continuously detect new attacks and to adapt the configurations of security countermeasures stored in the hardware security registers; and on the other hand, performing the fourth step S4 at each change of function, in order to adapt the countermeasures applied to the function being executed.
  • the electronic system may include a backup memory 105, such as an NVM or a programmable read only memory and after detection of an attack during the execution of a first function, the start address of said first function and said selected security countermeasure configuration, stored in said hardware security register, are copied from said hardware security register to said backup memory.
  • a backup memory 105 such as an NVM or a programmable read only memory
  • the starting addresses and the associated security countermeasures configurations, stored in said backup memory are copied from said backup memory to said security hardware registers.
  • the electronic system may include a psr_sec processor secure state hardware register, configured to store the start address of the running function and the configuration. current security countermeasure applied.
  • a start address of the first function and the current configuration of the security countermeasure can be stored, at the start of the execution of a first function, in the register.
  • psr_sec processor secure state hardware configured to store the start address of the running function and the configuration.
  • the content of the processor secure state hardware register psr_sec relating to the first function can be saved, for example in RAM or in dedicated hardware registers, and the psr_sec processor secure state hardware register may be updated with the start address of the second function.
  • the fact of determining whether one of the break hardware security registers, _sec stores the start address of the second function can comprise the comparison of the start address of the second function stored in the hardware register.
  • This comparison step can be carried out by a dedicated hardware circuit, for example by hardware comparators between each hardware security register break, _sec and the hardware secure state processor register psr_sec.
  • a dedicated hardware circuit for example by hardware comparators between each hardware security register break, _sec and the hardware secure state processor register psr_sec.
  • second function can then include the activation of the security countermeasures, required in the security countermeasure configuration associated with the start address of the second function and disabled in the current security countermeasure configuration, applied when performing the first function.
  • the execution returns to the first function while the previous state of the processor secure state hardware register psr_sec, saved when passing from the execution to the second function, can be reloaded, for example from RAM or dedicated hardware registers. This step can be performed by a dedicated hardware circuit.
  • FIG. 3 An example of the configuration of the electronic system is represented in FIG. 3, which shows the operations carried out during the detection of an attack during the execution of a function B called by a function A.
  • Function A is executed from on board.
  • the processor secure state hardware register psr_sec stores the A function start address 0x200 and a safety countermeasure configuration 0x0, indicating that no countermeasure is required.
  • function B is called.
  • the psr_sec processor safety status hardware register is updated with the start address of function B 0x2000.
  • the detection of an attack triggers a security alarm which leads to writing the starting address of function B 0x2000 in one of the breakr_sec hardware security registers.
  • the electronic system determines that three countermeasures are necessary to prevent this attack and therefore associates, with the starting address of function B 0x2000, a configuration of security countermeasure 0x3 requiring the activation of these three countermeasures .
  • the contents of the breakr_sec security hardware registry can be copied to backup memory, so that it can be restored on restart.
  • FIGS. 4 and 5 an example of secure execution of a code according to the invention is given in FIGS. 4 and 5.
  • This example shows an initial state of the electronic system, in which a first function A is executed and calls a second function B. It is assumed that three hardware safety registers, breakr_sec, break2_sec and break / v_sec, store the start addresses of functions B (0x2000), D (0x4000) and F (0x6000) and the countermeasure configurations associated safety systems - which are not shown in FIG. 4 - but the start address of function A 0x200 is not stored in any of the hardware safety registers. As a result, function A is executed without the activation of any countermeasures.
  • the processor secure state hardware register psr_sec When executing function A, the processor secure state hardware register psr_sec stores the starting address (A @ or 0x200) of function A and the safety countermeasure configuration 0x0, indicating that no countermeasures are required in this configuration. Function B is then called. Function B's start address B @ 0x2000 is copied to the processor secure state hardware register psr_sec and this starting address is looked up in the safety hardware registers. The breakr_sec safety hardware register stores the start address B @ 0x2000 associated with the safety countermeasure configuration 0x3 requiring the activation of three countermeasures.
  • the processor secure state hardware register psr_sec After the execution of function B has started, the processor secure state hardware register psr_sec then stores the start address of function B @ 0x2000 and the associated safety countermeasure configuration 0x3.
  • Figures 4 and 5 also show what happens when the execution of function B is completed and the execution of function A resumes.
  • the processor secure state hardware register psr_sec still stores the start address of the B function @ 0x2000 and the associated safety countermeasure configuration 0x3.
  • the start of function address A 0x200 could not be found in the hardware safety registers.
  • the predefined safety configuration 0x0 is therefore applied, which deactivates the three countermeasures activated during the execution of function B, by a call to the deactivation function at address 0x1100.
  • the hardware safety status register of psr_sec processor again memorizes the start address of function A @ 0x200 and the associated safety countermeasure configuration 0x0.
  • the invention relates to a computer program product directly loadable into the memory of at least one computer, comprising software code instructions making it possible to execute, when said product is executed on the computer, the steps of the methods described above.
  • the method and the computer program according to the second and third aspects of the invention can be configured to execute or can include any other characteristic described above.
  • the electronic system and the method presented here therefore make it possible to effectively trigger the execution of additional countermeasures on specific parts of the code to be protected, almost without any imprint on this code and with a limited impact on the execution time, since 'no countermeasures are activated while performing functions for which no protection is required.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de configuration d'un système électronique pour une exécution sécurisée d'un code comprenant une pluralité de fonctions, ledit système électronique étant configuré pour appliquer, pendant l'exécution d'une fonction, une configuration de contre-mesures de sécurité parmi une pluralité de configurations de contre-mesures de sécurité. Ledit procédé est exécuté par ledit système électronique comprenant un processeur matériel, des registres matériels de sécurité configurés pour stocker des adresses de début de fonctions parmi ladite pluralité de fonctions et des configurations de contre- mesures de sécurité associées à appliquer pendant une exécution desdites fonctions, un système de détection configuré pour détecter une attaque sur ledit système électronique lors d'une exécution d'une fonction parmi ladite pluralité de fonctions et consiste : à détecter (S1), par ledit système de détection, une attaque sur ledit système électronique lors d'une exécution d'une première fonction, à sélectionner (S2), en fonction de ladite attaque détectée, une configuration de contre-mesure de sécurité à appliquer lors d'une exécution de ladite première fonction, à stocker (S3), dans un registre matériel de sécurité, ladite adresse de début de la première fonction et ladite configuration de contre-mesure de sécurité sélectionnée, à appliquer pendant une exécution de ladite première fonction.

Description

SYSTÈME ÉLECTRONIQUE ET PROCÉDÉS D'ACTIVATION DYNAMIQUE DE
CONTRE-MESURES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine de la sécurisation de l'exécution d'un logiciel sur un dispositif électronique contre des attaques, et plus particulièrement un procédé d'activation dynamique de contre-mesures.
CONTEXTE DE L'INVENTION
L'exécution logicielle sur un appareil électronique peut faire l'objet de diverses attaques, permettant à un attaquant de modifier de manière malveillante l'exécution du code logiciel sur l'appareil électronique ou de prendre connaissance de données sensibles mémorisées sur l'appareil sécurisé, telles que des clés cryptographiques secrètes ou des informations bancaires.
Diverses contre-mesures ont été conçues, afin de prévenir de telles attaques ou d'y résister. Un inconvénient majeur de ces contre-mesures est généralement leur coût élevé, qui ralentit le code d'exécution sur un dispositif électronique protégé lorsque de telles contre-mesures sont activées.
Afin d'éviter une activation permanente de multiples contre-mesures, chacune étant conçue contre un différent type d'attaques, à un coût très élevé, des procédés ont été proposés afin d'activer de telles contre-mesures uniquement lorsque des parties spécifiques de code, qui nécessitent un niveau élevé de protection, sont exécutées. De tels procédés nécessitent généralement de modifier manuellement le code logiciel à protéger, afin d'ajouter des commandes d'activation et de désactivation de chaque contre-mesure nécessaire, au début et à la fin de chaque partie de code à protéger par une contre-mesure. De tels procédés sont très lourds pour les concepteurs de codes. Ils peuvent également avoir un impact notable sur la taille du code. De plus, même si leur coût en temps d'exécution est inférieur à celui des procédés impliquant une activation permanente de la contre-mesure, ils induisent toujours un surcoût qui ne prend pas en compte l'environnement d'exécution du dispositif électronique protégé et qui restera le même, même si l'appareil n'est la cible d'aucune attaque.
Par conséquent, il existe un besoin de procédé sécurisé d'exécution logicielle sur un dispositif électronique, qui permette de ne protéger que les parties de code qui souffrent d'attaques, avec un impact sur le code et un temps d'exécution minimaux.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
À cet effet et selon un premier aspect, la présente invention concerne donc un procédé de configuration d'un système électronique pour une exécution sécurisée d'un code comprenant une pluralité de fonctions, ledit système électronique étant configuré pour appliquer, pendant une exécution d'une fonction, une configuration de contre-mesure de sécurité parmi une pluralité de configurations de contre-mesure de sécurité, ledit procédé étant exécuté par ledit système électronique comprenant un processeur matériel, des registres matériels de sécurité configurés pour mémoriser des adresses de début de fonctions parmi ladite pluralité de fonctions et des configurations de contre-mesures de sécurité associées à appliquer pendant une exécution desdites fonctions, un système de détection configuré pour détecter une attaque sur ledit système électronique lors d'une exécution d'une fonction parmi ladite pluralité de fonctions et comprenant :
- la détection, par ledit système de détection, d'une attaque sur ledit système électronique lors de l'exécution d'une première fonction,
- la sélection, en fonction de ladite attaque détectée, d'une configuration de contre-mesure de sécurité à appliquer lors d'une exécution de ladite première fonction,
- la mémorisation, dans un registre matériel de sécurité, d’une adresse de début de ladite première fonction et de ladite configuration de contre-mesure de sécurité sélectionnée, à appliquer pendant une exécution de ladite première fonction.
Ceci permet de mémoriser les fonctions à protéger, car elles ont déjà subi des attaques, et les contre-mesures à appliquer lors d'une future exécution de la fonction, afin de la protéger d'attaques similaires.
Selon un mode de réalisation, ledit système électronique comprend en outre une mémoire de sauvegarde tandis que l'adresse de début de ladite première fonction et ladite configuration de contre-mesure de sécurité sélectionnée, mémorisées dans ledit registre matériel de sécurité, sont copiées dudit registre matériel de sécurité à ladite mémoire de sauvegarde après ladite détection d'une attaque et, au démarrage du système électronique, les adresses de départ et les configurations de contre-mesures de sécurité associées, mémorisées dans ladite mémoire de sauvegarde, sont copiées de ladite mémoire de sauvegarde auxdits registres matériels de sécurité.
Ceci permet d'éviter toute perte des informations mémorisées dans les registres matériels de sécurité, du fait d'un arrêt ou d'une coupure de courant, et de les restaurer lors du redémarrage du système électronique.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un procédé d'exécution d'un code comprenant une pluralité de fonctions, par un système électronique configuré pour une exécution sécurisée dudit code selon le procédé selon le premier aspect, et pour application, lors d'une exécution d'une fonction, d'une configuration de contre-mesures de sécurité parmi une pluralité de configurations de contre-mesures de sécurité et comprenant un processeur matériel et des registres matériels de sécurité mémorisant, pour au moins une fonction parmi ladite pluralité de fonctions, une adresse de début de fonction et une configuration associée de contre-mesures de sécurité, à appliquer pendant une exécution de ladite au moins une fonction, ledit procédé étant exécuté par ledit système électronique et comprenant, lorsque l'exécution de code passe d'une première fonction à une seconde fonction :
- le fait de déterminer si l'un des registres matériels de sécurité mémorise l’adresse de début de la seconde fonction, - lorsque l'un des registres matériels de sécurité mémorise l’adresse de début de la seconde fonction et une configuration de contre-mesure de sécurité associée, l'application de ladite configuration de contre-mesure de sécurité mémorisée avant d'exécuter ladite seconde fonction,
- lorsqu'aucun registre matériel de sécurité ne mémorise l’adresse de début de la seconde fonction, l'application d'une configuration de contre-mesure de sécurité prédéfinie avant d'exécuter ladite seconde fonction.
Un tel procédé permet de protéger efficacement des parties du code en activant, lors de leur exécution, les contre-mesures nécessaires pour les protéger du type d'attaques qui ont déjà été détectées lors d'une précédente exécution du code.
L'application de ladite configuration prédéfinie de contre-mesures de sécurité peut comprendre la désactivation de toutes les contre-mesures activées.
Lorsqu'une fonction ne nécessite aucune protection, ceci permet d'éviter toute augmentation du temps d'exécution qui serait provoquée par des contre-mesures activées inutilement.
Selon un mode de réalisation, ledit système électronique comprend un registre matériel d'état sécurisé de processeur (psr_sec) mémorisant une adresse de début d'une fonction en cours d'exécution et une configuration courante de contre-mesure de sécurité, ainsi que :
- le fait de déterminer si l'un des registres matériels de sécurité mémorise une adresse de début de la seconde fonction comprend la comparaison de l’adresse de début de la seconde fonction mémorisée dans ledit registre matériel d'état sécurisé de processeur (psr_sec) aux adresses de début de fonction mémorisées dans les registres matériels de sécurité (break(i)_sec),
- l'application d'une configuration de contre-mesure de sécurité associée à l’adresse de début de la seconde fonction avant d'exécuter ladite seconde fonction comprend l'activation des contre-mesures de sécurité requises dans la configuration de contre-mesure de sécurité associée à l’adresse de début de la seconde fonction et inactivée dans la configuration courante de contre-mesure de sécurité.
Le procédé selon le deuxième aspect peut comprendre : lorsque l'exécution du code passe d'une première fonction à une seconde fonction, la sauvegarde du contenu du registre matériel d'état sécurisé de processeur mémorisant l'adresse de début de la première fonction en cours d'exécution et la mise à jour du registre matériel d'état sécurisé de processeur avec l'adresse de début de la seconde fonction, et à la fin de l'exécution de la seconde fonction et lorsque l'exécution revient à la première fonction, le rechargement du contenu sauvegardé.
L'étape consistant à déterminer si l'un des registres matériels de sécurité mémorise une adresse de début de la seconde fonction et/ou l'étape de sauvegarde du contenu et de rechargement du contenu sauvegardé peuvent être exécutées par un circuit matériel dédié.
Selon un troisième aspect, cette invention concerne un produit programme d’ordinateur directement chargeable dans la mémoire d’au moins un ordinateur, comprenant des instructions de code logiciel permettant d'exécuter les étapes des procédés selon les premier et deuxième aspects de l'invention lorsque ledit produit est exécuté sur l’ordinateur.
Selon un quatrième aspect, la présente invention concerne un système électronique comprenant un processeur matériel, des registres matériels de sécurité et un système de détection, configuré pour exécuter les étapes des procédés selon le premier et le deuxième aspects de l'invention.
Pour l'accomplissement des fins précédentes et apparentées, un ou plusieurs modes de réalisation comprennent les caractéristiques ci-après, entièrement décrites et particulièrement soulignées dans les revendications. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La description suivante et les dessins annexés présentent en détail certains aspects illustratifs et ne sont indicatifs que de quelques-unes des diverses manières dont les principes des modes de réalisation peuvent être employés. D'autres avantages et caractéristiques nouvelles apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante, prise conjointement avec les dessins, et les modes de réalisation décrits sont destinés à inclure tous ces aspects et leurs équivalents.
• La figure 1 est une illustration schématique d'un système électronique selon la présente invention.
• La figure 2 est une illustration schématique d'un procédé selon un mode de réalisation de la présente invention.
• La figure 3 est un exemple de configuration d'un dispositif électronique selon la présente invention.
• Les figures 4 et 5 sont des illustrations schématiques d'un exemple d'exécution sécurisée d'un code selon la présente invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION
Selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de configuration d'un système électronique 1 pour une exécution sécurisée d'un code comprenant une pluralité de fonctions. Afin de protéger l'exécution de ces fonctions contre des attaques, le système électronique est apte à appliquer, lors de l'exécution d'une fonction, une configuration de contre-mesures de sécurité parmi une pluralité de configurations de contre-mesures de sécurité.
Chaque configuration de contre-mesures de sécurité est définie par une ou par plusieurs contre-mesures, dont l'activation protège le système électronique contre un ou contre plusieurs types d'attaques. De telles contre-mesures peuvent comprendre une désynchronisation temporelle telle que la jigue d'horloge, un lissage de puissance, l’activation d’un mécanisme anti-reroutage de code et une redondance d'accès à la mémoire. Un tel système électronique comprend, comme représenté sur la figure 1 , un processeur matériel 101 destiné à l'exécution du code à protéger et au moins une mémoire 102, telle qu'une mémoire non volatile, une mémoire RAM et/ou une mémoire ROM dans laquelle est mémorisé le code. Le système électronique peut également comprendre une mémoire de sauvegarde 105 telle qu'une mémoire non volatile, une mémoire morte programmable, un disque dur... Un tel système électronique peut par exemple être une carte à puce ou un ordinateur inviolable.
L'idée principale de l'invention est d'activer des contre-mesures lors de l'exécution de fonctions ayant subi des attaques lors d'une précédente exécution. Pour ce faire, des attaques sont détectées lors du fonctionnement du système électronique. À cet effet, le système électronique comprend un système de détection 103 configuré pour détecter une attaque sur le système électronique lors de l'exécution d'une fonction parmi la pluralité de fonctions du code à protéger. Lorsqu'une attaque est détectée, des contre-mesures, à activer pour les prochaines exécutions de la fonction, sont définies. Une configuration de contre-mesures de sécurité associée à la fonction qui était en cours d'exécution au moment de l'attaque est définie. Afin de mémoriser la configuration de contre-mesures de sécurité définie, le système électronique comprend des registres matériels de sécurité 104 configurés pour mémoriser des adresses de début de fonctions parmi la pluralité de fonctions du code, et des configurations de contre-mesure de sécurité associées, à appliquer lors d'une exécution de ces fonctions. Dans les paragraphes suivants et parmi les figures, de tels registres matériels de sécurité peuvent être nommés break, _sec, où i représente un nombre entier.
Afin d'activer des contre-mesures appropriées lors de l'exécution de chaque fonction du code, le système électronique vérifie, au début de l'exécution d'une fonction, si son adresse de départ est mémorisée dans l'un quelconque des registres matériels de sécurité break, _sec. Si une adresse de début de fonction est trouvée, la configuration associée est appliquée par activation des contre-mesures requises, de sorte que ces contre-mesures restent actives tout au long de l'exécution de la fonction qui leur est associée. Les paragraphes suivants décrivent en détail les étapes, représentées sur la figure 2, du procédé de configuration du système électronique pour une exécution sécurisée d'un code selon l'invention.
Lors d'une première étape S1 , le système de détection du système électronique détecte une attaque sur ledit système électronique lors de l'exécution d'une première fonction. Cette étape peut être réalisée en continu pendant le fonctionnement du système électronique, jusqu'à la détection d'une attaque.
Lors d'une deuxième étape S2, le système électronique sélectionne, en fonction de l'attaque détectée à la première étape, une configuration de contre-mesure de sécurité à appliquer lors d'une exécution de la première fonction. Cette configuration de contre-mesure de sécurité comprend de préférence une ou plusieurs contre- mesures contre l'attaque détectée à la première étape, de sorte que cette configuration de contre-mesure, lorsqu'elle est appliquée, déclenche les contre-mesures nécessaires pour protéger le système électronique contre une autre exécution de l'attaque détectée.
Lors d'une troisième étape S3, le système électronique mémorise, dans un registre matériel de sécurité break, _sec, l’adresse de début de la première fonction et la configuration sélectionnée de contre-mesure de sécurité à appliquer lors d'une exécution de la première fonction.
Selon un deuxième aspect, les paragraphes suivants décrivent en détail les étapes, représentées à la figure 2, du procédé permettant d'exécuter en toute sécurité le code à protéger une fois que le système électronique a été configuré par application, au moins une fois, de la première, de la deuxième et de la troisième étape.
Lors d'une quatrième étape S4, lorsque le code d'exécution passe d'une première fonction à une seconde fonction, le système électronique détermine si l'un des registres matériels de sécurité break, _sec mémorise l’adresse de début de la seconde fonction. Cette étape peut être réalisée par un circuit matériel dédié. Lorsque l'un des registres matériels de sécurité break, _sec mémorise l’adresse de début de la seconde fonction lors d'une étape S41 , le système électronique applique la configuration de contre-mesure de sécurité mémorisée avant d'exécuter la seconde fonction. Ainsi, l'exécution de la seconde fonction est efficacement protégée par les contre-mesures activées contre le type d'attaques qu'elle a subies lors d'une exécution précédente.
Lorsqu'aucun registre matériel de sécurité ne mémorise l’adresse de début de la seconde fonction, la seconde fonction ne nécessite pas de contre-mesures particulières à activer. Dans ce cas, lors d'une étape S42, le système électronique peut appliquer une configuration de contre-mesure de sécurité prédéfinie avant d'exécuter la seconde fonction.
Cette configuration de contre-mesure de sécurité prédéfinie peut simplement indiquer qu'aucune contre-mesure n'est nécessaire. Dans ce cas, l'application de la configuration prédéfinie de contre-mesures de sécurité peut comprendre la désactivation de toutes les contre-mesures activées, afin d'accélérer l'exécution de la seconde fonction.
La quatrième étape décrite ci-dessus peut être exécutée de manière répétée à chaque appel d'une nouvelle fonction, afin d'adapter la configuration des contre- mesures à la fonction suivante à exécuter.
Le système électronique peut en même temps effectuer d'une part les trois premières étapes S1 à S3, afin de détecter en continu de nouvelles attaques et d'adapter les configurations de contre-mesures de sécurité mémorisées dans les registres matériels de sécurité ; et d'autre part, effectuer la quatrième étape S4 à chaque changement de fonction, afin d'adapter les contre-mesures appliquées à la fonction en cours d'exécution.
Afin de mémoriser le contenu des registres matériels de sécurité break, _sec lorsque le système électronique est mis hors tension et de le restaurer au démarrage, le système électronique peut comprendre une mémoire de sauvegarde 105, telle qu'une NVM ou une mémoire morte programmable et après détection d'une attaque lors de l'exécution d'une première fonction, l'adresse de début de ladite première fonction et ladite configuration de contre-mesure de sécurité sélectionnée, mémorisée dans ledit registre matériel de sécurité, sont copiées dudit registre matériel de sécurité à ladite mémoire de sauvegarde. Au démarrage du système électronique, les adresses de départ et les configurations de contre-mesures de sécurité associées, mémorisées dans ladite mémoire de sauvegarde, sont copiées de ladite mémoire de sauvegarde auxdits registres matériels de sécurité.
Afin de garder facilement une trace de l'état courant du système électronique, celui-ci peut comprendre un registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec, configuré pour mémoriser l'adresse de début de la fonction en cours d'exécution et la configuration courante de contre-mesure de sécurité appliquée. Dans un tel cas, afin de maintenir ce registre à jour, une adresse de début de la première fonction et la configuration courante de contre-mesure de sécurité peuvent être mémorisées, au début de l'exécution d'une première fonction, dans le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec.
Puis, lors la quatrième étape S4, lorsque l'exécution du code passe d'une première fonction à une seconde fonction, le contenu du registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec relatif à la première fonction peut être sauvegardé, par exemple en RAM ou dans des registres matériels dédiés, et le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec peut être mis à jour avec l'adresse de début de la seconde fonction. Lors de cette quatrième étape S4, le fait de déterminer si l'un des registres matériels de sécurité break, _sec mémorise adresse de début de la seconde fonction peut comprendre la comparaison de l’adresse de début de la seconde fonction mémorisée dans le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec aux adresses de début de fonction mémorisées dans les registres matériels de sécurité break, _sec. Cette étape de comparaison peut être réalisée par un circuit matériel dédié, par exemple par des comparateurs matériels entre chaque registres matériels de sécurité break, _sec et le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec. Lorsque l'un des registres matériels de sécurité mémorise l’adresse de début de la seconde fonction, l'application d'une configuration de contre-mesure de sécurité associée à l’adresse de début de la seconde fonction avant l'exécution de ladite seconde fonction peut alors comprendre l'activation des contre-mesures de sécurité, requises dans la configuration de contre-mesure de sécurité associée à l’adresse de début de la seconde fonction et désactivées dans la configuration courante de contre- mesure de sécurité, appliquée lors de l'exécution de la première fonction.
En fin d'exécution de la seconde fonction, l'exécution revient à la première fonction tandis que l'état précédent du registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec, sauvegardé lors du passage de l'exécution à la seconde fonction, peut être rechargé, par exemple à partir de la RAM ou de registres matériels dédiés. Cette étape peut être réalisée par un circuit matériel dédié.
Un exemple de configuration du système électronique est représenté à la figure 3, qui montre les opérations effectuées lors de la détection d'une attaque lors de l'exécution d'une fonction B appelée par une fonction A. La fonction A est exécutée d'abord. À ce moment, le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec mémorise l'adresse de début de la fonction A 0x200 et une configuration de contre- mesure de sécurité 0x0, indiquant qu'aucune contre-mesure n'est requise. Ensuite, la fonction B est appelée. Le registre matériel d'état de sécurité de processeur psr_sec est mis à jour avec l'adresse de début de la fonction B 0x2000. La détection d'une attaque déclenche une alarme de sécurité qui conduit à écrire l'adresse de départ de la fonction B 0x2000 dans l'un des registres matériels de sécurité breakr_sec. Le système électronique détermine que trois contre-mesures sont nécessaires pour empêcher cette attaque et associe donc, à l'adresse de départ de la fonction B 0x2000, une configuration de contre-mesure de sécurité 0x3 nécessitant l'activation de ces trois contre-mesures. Le contenu du registre matériel de sécurité breakr_sec peut être copié dans la mémoire de sauvegarde, afin de pouvoir le restaurer au redémarrage.
Suite à cette configuration, un exemple d'exécution sécurisée d'un code selon l'invention est donné sur les figures 4 et 5. Cet exemple montre un état initial du système électronique, dans lequel une première fonction A est exécutée et appelle une seconde fonction B. On suppose que trois registres matériels de sécurité, breakr_sec, break2_sec et break/v_sec, mémorisent les adresses de début de fonctions B (0x2000), D (0x4000) et F (0x6000) et les configurations de contre- mesures de sécurité associées - qui ne sont pas représentées à la figure 4 - mais l'adresse de début de la fonction A 0x200 n'est mémorisée dans aucun des registres matériels de sécurité. En conséquence, la fonction A est exécutée sans l'activation d'aucune contre-mesure. Lors de l'exécution de la fonction A, le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec mémorise l'adresse de départ (A@ ou 0x200) de la fonction A et la configuration de contre-mesure de sécurité 0x0, indiquant qu'aucune contre-mesure n'est requise dans cette configuration. La fonction B est ensuite appelée. L'adresse de début B@ 0x2000 de la fonction B est copiée dans le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec et cette adresse de début est recherchée dans les registres matériels de sécurité. Le registre matériel de sécurité breakr_sec mémorise l'adresse de début B@ 0x2000 associée à la configuration de contre-mesure de sécurité 0x3 nécessitant l'activation de trois contre-mesures. Comme cette configuration de contre-mesure de sécurité 0x3 diffère de la précédente 0x0 appliquée à l'exécution de la fonction A, les trois contre-mesures, requises dans la configuration de contre-mesure de sécurité 0x3 et maintenues inactivées pendant l'exécution de la fonction A, sont activées par un appel à la fonction d'activation à l'adresse 0x1100. Après le démarrage de l'exécution de la fonction B, le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec mémorise alors l'adresse de début de la fonction B@ 0x2000 et la configuration de contre-mesure de sécurité associée 0x3.
Les figures 4 et 5 montrent également ce qui se passe lorsque l'exécution de la fonction B est terminée et que l'exécution de la fonction A reprend. À ce moment, le registre matériel d'état sécurisé de processeur psr_sec mémorise toujours l'adresse de début de la fonction B@ 0x2000 et la configuration de contre-mesure de sécurité associée 0x3. L'adresse de début de fonction A 0x200 est introuvable dans les registres matériels de sécurité. On applique donc la configuration prédéfinie de sécurité 0x0, qui désactive les trois contre-mesures activées lors de l'exécution de la fonction B, par un appel à la fonction de désactivation à l'adresse 0x1100. Après le démarrage de l'exécution de la fonction B, le registre matériel d'état de sécurité de processeur psr_sec mémorise à nouveau l'adresse de début de la fonction A@ 0x200 et la configuration de contre-mesure de sécurité associée 0x0.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur directement chargeable dans la mémoire d'au moins un ordinateur, comprenant des instructions de code logiciel permettant d'exécuter, lorsque ledit produit est exécuté sur l'ordinateur, les étapes des procédés décrits précédemment.
En plus de ces caractéristiques, le procédé et le programme d'ordinateur selon les deuxième et troisième aspects de l'invention peuvent être configurés pour exécuter ou peuvent comprendre toute autre caractéristique décrite précédemment.
Le système électronique et le procédé présentés ici permettent donc de déclencher efficacement l'exécution de contre-mesures supplémentaires sur des parties spécifiques du code à protéger, quasiment sans aucune empreinte sur ce code et avec un impact limité sur le temps d'exécution, puisqu'aucune contre-mesure n'est activée pendant le l'exécution de fonctions pour lesquelles aucune protection n'est nécessaire.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de configuration d'un système électronique (1 ) destiné à l'exécution sécurisée d'un code comprenant une pluralité de fonctions, ledit système électronique étant configuré pour appliquer, pendant l'exécution d'une fonction, une configuration de contre-mesure de sécurité parmi une pluralité de configurations de contre-mesure de sécurité, ledit procédé étant exécuté par ledit système électronique comprenant : un processeur matériel (101 ), des registres matériels de sécurité (104) configurés pour mémoriser des adresses de début de fonctions parmi ladite pluralité de fonctions et des configurations de contre-mesures de sécurité associées à appliquer pendant une exécution desdites fonctions, un système de détection (103) configuré pour détecter une attaque sur ledit système électronique lors d'une exécution d'une fonction parmi ladite pluralité de fonctions, et comprenant :
- la détection (S1 ), par ledit système de détection, d'une attaque sur ledit système électronique lors de l'exécution d'une première fonction,
- la sélection (S2), en fonction de ladite attaque détectée, d'une configuration de contre-mesure de sécurité à appliquer lors d'une exécution de ladite première fonction,
- la mémorisation (S3), dans un registre matériel de sécurité, d’une adresse de début de ladite première fonction et de ladite configuration de contre-mesure de sécurité sélectionnée à appliquer pendant une exécution de ladite première fonction.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, ledit système électronique comprenant en outre une mémoire de sauvegarde (105), l'adresse de début de ladite première fonction et ladite configuration de contre-mesure de sécurité sélectionnée mémorisée dans ledit registre matériel de sécurité sont copiées dudit registre matériel de sécurité à ladite mémoire de sauvegarde, après ladite détection d'une attaque, et, au démarrage du système électronique, les adresses de départ et les configurations de contre-mesures de sécurité associées mémorisées dans ladite mémoire de sauvegarde sont copiées de ladite mémoire de sauvegarde auxdits registres matériels de sécurité.
3. Procédé d'exécution d'un code comprenant une pluralité de fonctions par un système électronique (1 ) configuré pour exécuter de manière sécurisée ledit code selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 2 et pour appliquer, pendant une exécution d'une fonction, une configuration de contre-mesure de sécurité parmi une pluralité de configurations de contre-mesures de sécurité et comprenant un processeur matériel (101 ) et des registres matériels de sécurité (104) mémorisant, pour au moins une fonction parmi ladite pluralité de fonctions, une adresse de début de fonction et une configuration de contre-mesure de sécurité associée à appliquer pendant une exécution de ladite au moins une fonction, ledit procédé étant exécuté par ledit système électronique et comprenant, lorsque l'exécution de code passe d'une première fonction à une seconde fonction :
- le fait de déterminer (S4) si l'un des registres matériels de sécurité mémorise l’adresse de début de la seconde fonction,
- lorsque l'un des registres matériels de sécurité mémorise l’adresse de début de la seconde fonction et une configuration de contre-mesure de sécurité associée, l'application (S41 ) de ladite configuration de contre-mesure de sécurité mémorisée avant d'exécuter ladite seconde fonction,
- lorsqu'aucun registre matériel de sécurité ne mémorise l’adresse de début de la seconde fonction, l'application (S42) d'une configuration prédéfinie de contre- mesure de sécurité avant d'exécuter ladite seconde fonction.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'application de ladite configuration prédéfinie de contre-mesures de sécurité comprend la désactivation de toutes les contre-mesures activées.
5. Procédé selon la revendication 3, dans lequel ledit système électronique comprend un registre matériel d'état sécurisé de processeur (psr_sec) mémorisant une adresse de début d'une fonction en cours d'exécution et une configuration courante de contre- mesure de sécurité, et dans lequel :
- le fait de déterminer si l'un des registres matériels de sécurité mémorise une adresse de début de la seconde fonction comprend la comparaison de l’adresse de début de la seconde fonction mémorisée dans ledit registre matériel d'état sécurisé de processeur (psr_sec) aux adresses de début de fonction mémorisées dans les registres matériels de sécurité (break(i)_sec),
- l'application d'une configuration de contre-mesure de sécurité associée à l’adresse de début de la seconde fonction avant d'exécuter ladite seconde fonction comprend l'activation des contre-mesures de sécurité requises dans la configuration de contre-mesure de sécurité, associée à l’adresse de début de la seconde fonction et inactivée dans la configuration courante de contre- mesure de sécurité.
6. Procédé selon la revendication 5, comprenant : lorsque l'exécution de code passe d'une première fonction à une seconde fonction, la sauvegarde du contenu du registre matériel d'état sécurisé de processeur (psr_sec) mémorisant l'adresse de début de la première fonction en cours d'exécution et la mise à jour du registre matériel d'état sécurisé de processeur (psr_sec) avec l'adresse de début de la seconde fonction, et à la fin de l'exécution de la seconde fonction et lorsque l'exécution revient à la première fonction, le rechargement du contenu sauvegardé.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'étape consistant à déterminer si l’un des registres matériels de sécurité mémorisent une adresse de début de la seconde fonction et/ou l'étape de sauvegarde du contenu et de rechargement du contenu sauvegardé est/sont effectuée(s) par un circuit matériel dédié.
8. Produit programme d’ordinateur directement chargeable dans la mémoire d’au moins un ordinateur, comprenant des instructions de code logiciel permettant d'exécuter les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 lorsque ledit produit est exécuté sur l’ordinateur.
9. Système électronique comprenant un processeur matériel, des registres matériels de sécurité et un système de détection, configurés pour exécuter les étapes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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