El microcontrolador Raspberry Pi RP2350 introdujo varias funciones de seguridad, incluyendo una implementación de Secure Boot y un 'Redundancy Co-Processor' (RCP) diseñado para mitigar ataques de inyección de fallos y de programación orientada a retornos. Para probar estas defensas, se lanzó un desafío de hacking durante el DEFCON 2024, que requería que los participantes recuperaran datos secretos de una placa Pico 2 bloqueada. Mientras que muchos participantes descubrieron que los detectores de fallos integrados del RP2350 bloqueaban eficazmente los ataques estándar de inyección de fallos de voltaje, el investigador Kévin Courdesses (courk) logró evadir la seguridad empleando inyección de fallos por láser (LFI).
La inyección de fallos por láser funciona dirigiendo un haz de láser enfocado al troquel de silicio de un chip. El efecto fotoeléctrico permite que la luz induzca fallos temporales en los transistores, los cuales pueden sincronizarse para omitir instrucciones o corromper valores de registros. Debido a que los detectores de fallos del RP2350 están diseñados para detectar fluctuaciones de voltaje o electromagnéticas, Courdesses atacó el troquel desde la parte posterior para evadir estos sensores. Esto requirió un proceso de preparación complejo: desoldar el RP2350, desgastar mecánicamente la almohadilla de tierra metálica utilizando una herramienta de grabado de bajo costo y, posteriormente, utilizar epoxi conductor para restaurar una conexión de tierra suficiente a la circuitería interna. Este método permitió que el láser interactuara con el troquel sin activar los reinicios de seguridad internos del chip.
Esta imagen ilustra la estructura física de un circuito integrado, la cual es necesaria para comprender cómo los ataques por láser por la parte posterior evaden los sensores internos.
Esta foto muestra el paso de preparación específico donde se utiliza epoxi conductor para mantener la integridad eléctrica mientras se permite el acceso del láser.
Para ejecutar el ataque, Courdesses desarrolló una 'Plataforma de Inyección de Fallos por Láser' personalizada utilizando componentes comerciales y piezas impresas en 3D. El sistema incluye una placa portadora principal, una placa de E/S y una placa de controlador de láser controlada por un FPGA para sincronizar los pulsos del láser con la secuencia de arranque del chip. Al dirigirse a instrucciones específicas en el Boot ROM que no están endurecidas con comprobaciones redundantes o retrasos aleatorios, el investigador pudo inducir un 'salto' de una sola instrucción o una corrupción del valor de un registro. Esto logró evadir con éxito el mecanismo de Secure Boot, permitiendo el acceso al área de memoria OTP (One-Time Programmable) protegida donde se almacenaban los datos secretos. Aunque la plataforma está orientada a bajo presupuesto, demuestra que los ataques de hardware de alta precisión pueden lograrse fuera de los laboratorios industriales utilizando herramientas accesibles.
Esta imagen representa los componentes de hardware de la plataforma personalizada descrita en el tercer párrafo del artículo.
Esta imagen complementa la descripción del hardware de la plataforma, específicamente la placa de controlador de láser mencionada en el párrafo final.