हार्डवेयर ट्रोजन (Hardware Trojans – HTs) एकीकृत सर्किट (IC) और उनके अनुप्रयोगों की अखंडता के लिए एक उभरता हुआ खतरा हैं। वाणिज्यिक और उपभोक्ता उपकरणों के निर्माण के दौरान दुर्भावनापूर्ण हार्डवेयर संशोधन। यह एक गंभीर सुरक्षा समस्या है। इस तरह की छेड़छाड़ एक एकीकृत सर्किट (IC) के कार्यात्मक व्यवहार को बदल देता है, जो महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों की सुरक्षा पर विनाशकारी प्रभाव डाल सकता है।
वाणिज्यिक और उपभोक्ता उपकरणों के अलावा, हार्डवेयर ट्रोजन सैन्य हथियारों और अन्य परिष्कृत हथियारों के लिए भी एक खतरे के रूप में विकसित हुए हैं, जो जटिल हथियारों में उपयोग किए जाने वाले IC/SoCs के रूप में भी हैं, और उन हार्डवेयर ट्रोजन (HT) को आमतौर पर किल स्विच के रूप में जाना जाता है। चूंकि अधिकांश देश विदेशी हथियार कंपनियों पर निर्भर हैं, इसलिए यह खतरा तेजी से बढ़ रहा है।
हमलावर या किल स्विच के नियंत्रक HT को सक्रिय करके IC के संचालन को नियंत्रित करने का प्रयास करते हैं, जिसके गंभीर परिणाम हो सकते हैं जैसे कि सेवा से इनकार, संवेदनशील जानकारी का रिसाव, या पूरे उपकरण को निष्क्रिय करना, आदि। HTs के खतरे बहुत अधिक हैं, लेकिन रुचि सेना के जटिल और परिष्कृत हथियारों में किल स्विच के रूप में HT के उपयोग पर केंद्रित है, और पिछले वर्षों के दौरान कई इंजीनियरों द्वारा HT से बचने के विभिन्न तरीके प्रस्तुत किए गए हैं, लेकिन क्या वे प्रभावी हैं यह एक प्रश्न चिन्ह है।
इस लेख में, हमने हार्डवेयर ट्रोजन और उन्हें रोकने के तरीकों के बारे में बताया है। हमने इस सुरक्षा जोखिम से जुड़ी प्रमुख समस्याओं और प्रमुख खतरों और भविष्य में उन्हें हल करने के लिए आवश्यक अनुसंधान पर भी प्रकाश डाला है।
Contents
- 1 हार्डवेयर ट्रोजन (Hardware Trojans – HTs) क्या हैं?
- 2 HTs को कैसे सक्रिय किया जा सकता है?
- 3 हार्डवेयर ट्रोजन के प्रमुख खतरे
- 4 सेना के जटिल और परिष्कृत हथियारों में किल स्विच के रूप में हार्डवेयर ट्रोजन
- 5 हार्डवेयर ट्रोजन से बचाव के उपाय
- 6 हार्डवेयर ट्रोजन के खतरे को हल करने के लिए आवश्यक अनुसंधान
- 7 निष्कर्ष
- 8 स्त्रोत
हार्डवेयर ट्रोजन (Hardware Trojans – HTs) क्या हैं?
हार्डवेयर ट्रोजन (HTs) एक एकीकृत सर्किट के सर्किटरी के दुर्भावनापूर्ण परिवर्तन हैं। दूसरे शब्दों में, हार्डवेयर ट्रोजन किसी सर्किट या सिस्टम में कोई दुर्भावनापूर्ण जोड़ या परिवर्तन है जो इस एकीकरण की मदद से इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम को रेडियो तरंगों से दूर से नियंत्रित किया जा सके या कुछ स्थितियों के होने या ट्रिगर होने पर दुर्भावनापूर्ण जोड़ खुद को सक्रिय कर सके।
कई मामलों में, HTs एक एकीकृत सर्किट के सर्किट्री (इलेक्ट्रॉनिक्स हार्डवेयर) में प्रत्यारोपित एक चिप हो सकता है या यह एक कंप्यूटर प्रोग्राम हो सकता है जिसे एक एकीकृत सर्किट के मेमोरी चिप्स या स्टोरेज चिप्स में कोडित और इंजेक्ट किया गया हो।
HTs का भौतिक और संरचनात्मक विस्तार, या इसमें शामिल घटकों की संख्या, इसके आकार को निर्धारित करती है। क्योंकि ट्रोजन कई घटकों से बना हो सकता है, डिज़ाइनर चिप पर हानिकारक लॉजिक(logic) के हिस्सों को फैलाकर लगा सकता है। किसी फ़ंक्शन को बदलने, जोड़ने या हटाने के लिए अतिरिक्त लॉजिक(logic) को चिप पर कहीं भी रखा जा सकता है। एक ओर, हानिकारक घटकों को तितर-बितर किया जा सकता है यदि ट्रोजन के संचालन के लिए इसकी आवश्यकता होती है। इसे ढीला फैलाव कहा जाता है। दूसरी ओर, क्योंकि ट्रोजन केवल कुछ घटकों से बना हो सकता है, वह स्थान जहाँ हानिकारक लॉजिक चिप आर्किटेक्चर को भरता है, सीमित है। इसे तंग वितरण के रूप में जाना जाता है। यदि डिज़ाइनर को उस HT का कोई प्रभाव नहीं मिलता है, तो वह IC के घटकों की व्यवस्था को बदलते हुए, लेआउट को पुन: बनाता है, और इसमें चिप का आयाम भी कभी-कभी बदला जाता है।
हार्डवेयर ट्रोजन के प्रकार
HTs को विभिन्न तरीकों का उपयोग करके नामित और वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसे कि इसके भौतिक प्रतिनिधित्व, ट्रिगर, पेलोड,सीक्रेसी, सक्रियण चरण और क्रिया चरण को जानके। हमने भी इसी प्रकार HTs के प्रकार को वर्गीकृत करने का प्रयास किया है।
- इसकी भौतिक विशेषता के आधार पर: यह या तो कार्यात्मक या पैरामीट्रिक हो सकता है, उदाहरण के लिए यह कार्यात्मक हो सकता है यदि विरोधी किसी ट्रांजिस्टर या गेट को मूल चिप डिजाइन में जोड़ता या हटाता है, और पैरामीट्रिक ट्रोजन, मूल सर्किटरी को संशोधित करता है, जैसे तारों का पतला होना, फ्लिप-फ्लॉप या ट्रांजिस्टर को कमजोर करना, चिप को विकिरण के अधीन करना, या चिप की विश्वसनीयता को कम करने के लिए फोकस्ड आयन-बीम का उपयोग करना।
- इसकी स्थिति, क्रिया या सक्रियण विशेषता के आधार पर: स्थिति-आधारित HTs सेंसर, आंतरिक लॉजिक स्टेट्स, एक विशेष इनपुट पैटर्न या आंतरिक काउंटर वैल्यू द्वारा ट्रिगर किया जा सकता है। क्रिया चिप के कार्य को संशोधित कर सकता है या इसके पैरामीट्रिक गुणों को बदल सकता है या दुश्मन को गोपनीय जानकारी भी भेज सकता है। सक्रियण रेडियो सिग्नल, लक्षित लेजर सिग्नल या किसी अन्य तरीके के माध्यम से HT को सक्रिय कर सकता है।
- पेरिफेरल डिवाइस प्रकारों के आधार पर: इसे अनुमत परिधीय डिवाइस के संचार प्रोटोकॉल(permitted peripheral device’s communication protocol) का उपयोग करके नेटवर्क एंडपॉइंट के साथ कम्यूनिकेट करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक यूएसबी कीबोर्ड जो लक्ष्य नेटवर्क एंडपॉइंट के साथ अनपेक्षित यूएसबी चैनलों के माध्यम से कम्यूनिकेट करता है ताकि लक्ष्य नेटवर्क एंडपॉइंट से सभी दुर्भावनापूर्ण प्रोसेसर चक्रों को छिपाने के लिए इसे लगाया जा सके। डेटा निकालने के बाद HT इसे संसाधित कर सकता है और यह निर्धारित कर सकता है कि इसके साथ क्या करना है। यह वायरलेस के माध्यम से इसे इंटरनेट पर स्थानांतरित करने में सक्षम हो सकता है, या हैक किए गए नेटवर्क एंडपॉइंट को धुरी के रूप में उपयोग कर सकता है।
HTs को कैसे सक्रिय किया जा सकता है?
हार्डवेयर ट्रोजन को विभिन्न तरीकों से सक्रिय किया जा सकता है। आंतरिक रूप से सक्रिय ट्रोजन एकीकृत सर्किट के अंदर एक या अधिक संकेतों की निगरानी करते हैं। हानिकारक सर्किटरी, चिप मे उलटी गिनती लॉजिक जोड़ने के लिए एक हमलावर की प्रतीक्षा कर सकता है, जिससे ट्रोजन एक निर्धारित समय के बाद ऐक्टिवेट हो जाए। ध्रुवीय विपरीत बाहरी रूप से ट्रिगर होता है। एक चिप के अंदर दुर्भावनापूर्ण सर्किटरी मौजूद हो सकता है जो एक एंटीना या अन्य सेंसर का उपयोग करते ही, दुश्मन चिप को बाहर से एक्सेस कर सकता है। उदाहरण के लिए, एक ट्रोजन एक लड़ाकू जेट के नियंत्रण प्रणाली के अंदर छिपा हो सकता है। जेट का पायलट इस बात से अनजान है कि दुश्मन जेट के मिसाइल सिस्टम को रेडियो सिग्नल या लक्षित लेजर सिग्नल के माध्यम से बंद करने में सक्षम होगा।
हार्डवेयर ट्रोजन के प्रमुख खतरे
- एक एकीकृत सर्किट (IC) या एक सिस्टम ऑन चिप (SoC) के कामकाज को बदलना या नियंत्रित करना, जैसे महत्वपूर्ण परिणामों के साथ सुरक्षा-महत्वपूर्ण फ्लिपफ्लॉप का तर्क मूल्य।
- एक हार्डवेयर ट्रोजन, आउटपुट पिनों में आंतरिक सिगनल्स को प्रसारित करके संवेदनशील जानकारी को लीक करने में मदद कर सकता है। उदाहरण के लिए, हमलावरों के लिए ये सिगनल्स संवेदनशील जानकारी उजागर कर सकते हैं।
- यह सर्किट की विश्वसनीयता कम कर सकता है, उदाहरण के लिए, IC में स्थानीय तापमान हॉटस्पॉट बनाने में सक्षम सर्किटरी को जोड़कर और, परिणामस्वरूप, अंततः चिप के विफल होने का कारण बनता है।
- यदि एक HT किल स्विच के रूप में काम कर सकता है, सक्रिय होने पर कार्यक्षमता को बदला जा सकता है, पूरे सिस्टम को नष्ट या अक्षम किया जा सकता है।
- हार्डवेयर ट्रोजन लगातार बने रहते हैं, जिसका अर्थ है कि एक बार सिस्टम संक्रमित हो जाने पर, मशीन के चालू होने पर हर बार खतरा बना रहता है।
- HTs के पास सभी आधुनिक तकनीकी प्रणालियों में विश्वास को मिटाने की क्षमता है, इस प्रकार उन्हें छिपे हुए “फ्रंट-डोर” या “बैक डोर” के रूप में पेश किया जाता है, जो एक पूर्व-निर्मित एप्लिकेशन-विशिष्ट एकीकृत सर्किट (application-specific integrated circuit -ASIC) का उपयोग करके कंप्यूटर चिप को डिजाइन करते समय, या एक अविश्वसनीय स्रोत से खरीदा गया सेमीकंडक्टर इंटेलेक्चुअल प्रॉपर्टी ( semiconductor intellectual property core – IP Core) द्वारा जानबूझकर या आंतरिक रूप से डाला जाता है।
सेना के जटिल और परिष्कृत हथियारों में किल स्विच के रूप में हार्डवेयर ट्रोजन
सैन्य हथियारों में किल स्विच का मतलब है कि यदि आपके पास कोड या एक्सेस है तो आप किसी भी जटिल हथियार को दूर से नियंत्रित कर सकते हैं जिसमें किल स्विच लगाया गया हो, या ट्रोजन चिप कुछ स्थितियों में स्वचालित रूप से सक्रिय हो सकता है या यह स्वतः ही सक्रिय हो सकता है। उदाहरण के लिए, आप किसी फाइटर जेट के मिसाइल लॉन्चिंग इलेक्ट्रॉनिक्स को बंद कर सकते हैं या पूरे जेट के इलेक्ट्रॉनिक्स को बंद कर सकते हैं।
सेना के जटिल और परिष्कृत हथियारों में किल स्विच के रूप में HT के परिदृश्य बार-बार सामने आ रहे हैं। एक अमेरिकी रक्षा ठेकेदार के अनुसार, जिसने नाम छापने की शर्त पर बात की थी, एक यूरोपीय चिप निर्माता ने हाल ही में माइक्रोप्रोसेसरों को एक किल स्विच बनाया था जिसे दूर से एक्सेस किया जा सकता था। फ्रांसीसी रक्षा ठेकेदारों ने IEEE स्पेक्ट्रम से कहा कि उन्होंने सैन्य उपकरणों में चिप्स का उपयोग किया है क्योंकि अगर भविष्य में उपकरण अमित्र हाथों में पड़ गए, तो फ्रांसीसी अपने सर्किट को दूरस्थ रूप से अक्षम कर सकते हैं।
स्मार्टफोन मे पहले से ही इस तरह की क्षमता को विकसित किया जा चुका हैं। ऐप्पल ने एक रिमोट “किल स्विच” पेश किया है, फोन चोरी होने की स्थिति में फोन का मालिक यह सुनिश्चित करने के लिए इसका उपयोग कर सकता है कि कोई और उसके खोए या चोरी हुए फोन का उपयोग नहीं कर सके। यदि यह सुविधा उपभोक्ता उपकरणों में डालने लायक है, तो इसे जटिल हथियारों में क्यों नहीं जोड़ा जा सकता है।
हार्डवेयर ट्रोजन से बचाव के उपाय
ओबफसकेशन एक प्रकार का निवारक उपाय है जिसका उपयोग छिपे HT से बचने के लिए किया जा सकता है। एक कुशल HT को शुरू करने के लिए एक हमलावर को उस IC की पूरी समझ होनी चाहिए जिसके द्वारा वह हमला कर रहा है, विशेष रूप से कम नियंत्रणीयता और अवलोकन क्षमता नोड्स। यदि डिफेंडर अपने IC को अस्पष्ट करता है (उदाहरण के लिए, ऐसे कार्यों का उपयोग करके जो एक कुंजी का उपयोग करते हैं जो हमलावर के लिए अज्ञात है), एक हमलावर के पास HT को शुरू करने का एक अच्छा मौका होगा जो पारंपरिक तर्क परीक्षण द्वारा आसानी से पता लगाया जा सकता है, क्योंकि उनके पास टेस्ट-टाइम के दौरान ट्रिगर होने की अधिक संभावना होगी।
उनकी गुप्त प्रकृति के कारण, संभावित उदाहरणों की एक बड़ी संख्या, और संरचना और संचालन मोड में व्यापक विविधता, पारंपरिक डिजाइन-समय सत्यापन और निर्माण के बाद के परीक्षण को हार्डवेयर ट्रोजन (HTs) की पहचान करने के लिए आसानी से विस्तारित नहीं किया जा सकता है।
HT को रोकने और उसका पता लगाने का सही तरीका जानने के लिए इन लेखों को पढ़ें:
- अमन गुप्ता द्वारा हार्डवेयर ट्रोजन अटैक और रक्षा तकनीक
- हार्डवेयर ट्रोजन: खतरें और उभरते समाधान, रजत सुभ्रा चक्रवर्ती, सीताराम नरसिम्हन और स्वरूप भूनिया द्वारा
हार्डवेयर ट्रोजन के खतरे को हल करने के लिए आवश्यक अनुसंधान
मुख्य समस्या यह निर्धारित करना है कि आपूर्ति किए गए उत्पाद के साथ छेड़छाड़ की गई है या नहीं। वितरित IC को सत्यापित करने के लिए कोई सरल या लागत प्रभावी तकनीक नहीं है क्योंकि वे बेहद परस्पर और जटिल हैं। प्रत्यक्ष IC विश्लेषण केवल विनाशकारी रूप से किया जा सकता है, और यह केवल उन चिप्स के लिए मान्य है जिनकी जांच की गई है; यह सभी चिप्स की अखंडता सुनिश्चित नहीं कर सकता है। नतीजतन, गैर-विनाशकारी परीक्षण प्रक्रियाओं की आवश्यकता है जिनका उपयोग किसी भी चिप पर किया जा सके। इन्हें (SCA) बनाने के लिए लॉजिक टेस्टिंग या साइड-चैनल एनालिसिस का इस्तेमाल किया जाता है। तर्क परीक्षण एक ऐसे आउटपुट की तलाश करता है जो मूल डिज़ाइन से विचलित हो। हालांकि यह एक HT की उपस्थिति का संकेत दे सकता है, एक का पता लगाने की संभावना ट्रिगर की जटिलता पर अत्यधिक निर्भर है।
साइड-चैनल (उदाहरण के लिए, बिजली का उपयोग और विद्युत चुम्बकीय विकिरण) एक एकीकृत सर्किट (IC विकिरण) से विकिरण, जिसे पहले केवल साइड-चैनल हमलों के संदर्भ में जाना जाता था, नई तकनीकों को विकसित करने के लिए सर्किट की आंतरिकता के बारे में जानकारी का खुलासा किया गया है। नतीजतन, इसमें HT डिटेक्शन में नियोजित होने की क्षमता है। हालांकि तकनीक अत्यधिक आशाजनक हैं, लेकिन उनकी कुछ अंतर्निहित सीमाएं भी हैं।
निष्कर्ष
HTs एक राष्ट्र के लिए खतरनाक खतरा हैं और हथियारों में इसका आरोपण बहुत खतरनाक है, इस प्रकार मजबूत नीतियां और कानून बनाने की आवश्यकता है और यह भी सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि इन कानूनों और नीतियों का हथियार कंपनियों द्वारा पालन किया जाना चाहिए। भारत जैसे देश जिनके अधिकांश हथियार आयात किए जाते हैं, उन्हें इस गंभीर खतरे पर विचार करना चाहिए और विदेशी हथियारों पर भी कम निर्भर होना चाहिए। यह और भी बुरा होगा यदि वे किल स्विच गोपनीय डेटा को आसानी से बायपास करने में सक्षम हो जाते हैं, इसलिए HTs की पहचान करने और उसे खत्म करने के लिए अनुसंधान, विकास और प्रशिक्षण की आवश्यकता है।
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