حصان طروادة للأجهزة

من الخصائص الفيزيائية لبرامج التجسس الخبيثة نوعها. يمكن أن يكون نوع برنامج التجسس الخبيث وظيفيًا أو بارامتريًا. يكون برنامج التجسس الخبيث وظيفيًا إذا أضاف المهاجم أو حذف أي ترانزستورات أو بوابات من تصميم الشريحة الأصلي. أما النوع الآخر، وهو برنامج التجسس الخبيث البارامتري، فيُعدّل الدائرة الأصلية، مثل ترقيق الأسلاك، أو إضعاف القلابات أو الترانزستورات، أو تعريض الشريحة للإشعاع، أو استخدام حزم الأيونات المركزة (FIB) لتقليل موثوقية الشريحة.

حجم حصان طروادة هو امتداده المادي أو عدد مكوناته. ولأن حصان طروادة قد يتكون من مكونات عديدة، يستطيع المصمم توزيع أجزاء المنطق الخبيث على الشريحة. ويمكن للمنطق الإضافي أن يشغل أي مساحة على الشريحة لتعديل وظيفة أو إضافتها أو حذفها. ويمكن أن تكون المكونات الخبيثة متناثرة، وهو ما يُسمى بالتوزيع غير المحكم، أو تتكون من عدد قليل من المكونات، وهو ما يُسمى بالتوزيع المحكم، بحيث تكون المساحة التي يشغلها المنطق الخبيث على الشريحة صغيرة.

في بعض الحالات، قد يقوم خصوم ذوو خبرة عالية بإعادة تصميم الدائرة المتكاملة، مما يؤدي إلى تغيير موضع مكوناتها. وفي حالات نادرة، قد يتم تغيير أبعاد الشريحة. هذه التغييرات تُعدّ تعديلات هيكلية.

يعتمد حصان طروادة النموذجي على الشروط: إذ يتم تفعيله بواسطة أجهزة الاستشعار ، أو حالات المنطق الداخلية، أو نمط إدخال معين، أو قيمة عداد داخلي. ويمكن اكتشاف أحصنة طروادة التي تعتمد على الشروط إلى حد ما من خلال تتبع الطاقة عندما تكون غير نشطة. ويعود ذلك إلى تيارات التسريب الناتجة عن دائرة التفعيل أو العداد التي تُفعّل حصان طروادة.

يمكن تفعيل برامج التجسس الخبيثة على الأجهزة بطرق مختلفة. قد يتم تفعيلها داخليًا، أي أنها تراقب إشارة واحدة أو أكثر داخل الدائرة المتكاملة . قد تنتظر الدائرة الخبيثة عدادًا تنازليًا أضافه المهاجم إلى الشريحة، بحيث تستيقظ بعد فترة زمنية محددة. أما العكس فهو التفعيل الخارجي. قد توجد دوائر خبيثة داخل الشريحة، تستخدم هوائيًا أو مستشعرات أخرى يمكن للمهاجم الوصول إليها من خارج الشريحة. على سبيل المثال، قد يكون برنامج التجسس موجودًا داخل نظام التحكم في صاروخ كروز . لا يعلم مالك الصاروخ أن العدو قادر على إيقاف تشغيله لاسلكيًا .

قد يكون سلك الطاقة المخفّض هو نفسه سلك الحماية الذي يعمل باستمرار. الشريحة المُعدّلة بهذه الطريقة تُنتج أخطاءً أو تتعطل في كل مرة يُستخدم فيها السلك بكثافة. يصعب اكتشاف الدوائر التي تعمل باستمرار باستخدام تتبع الطاقة.

في هذا السياق، يتم التمييز بين برامج التجسس التوافقية وبرامج التجسس التسلسلية . يراقب برنامج التجسس التوافقي الإشارات الداخلية حتى يتحقق شرط معين. أما برنامج التجسس التسلسلي فهو أيضاً دائرة إلكترونية داخلية تعتمد على الشروط، ولكنه يراقب الإشارات الداخلية ويبحث عن تسلسلات، وليس عن حالة أو شرط محدد كما تفعل برامج التجسس التوافقية.

قد يؤدي تعديل المعالج إلى تغيير وظيفة الشريحة أو خصائصها البارامترية (مثل التسبب في تأخير في المعالجة). كما يمكن نقل معلومات سرية إلى الخصم (نقل معلومات أساسية).

يُعدّ جهاز HT، الذي يظهر كجهاز طرفي مادي مصمم للتفاعل مع نقطة نهاية الشبكة باستخدام بروتوكول الاتصال الخاص بالجهاز الطرفي المعتمد، أحد أساليب التهديد الحديثة نسبيًا للشبكات ونقاط نهايتها. على سبيل المثال، لوحة مفاتيح USB تُخفي جميع عمليات المعالجة الخبيثة عن نقطة نهاية الشبكة المستهدفة المتصلة بها، وذلك من خلال التواصل معها عبر قنوات USB غير مقصودة. بمجرد تسريب البيانات الحساسة من نقطة نهاية الشبكة المستهدفة إلى جهاز HT، يُمكن لهذا الجهاز معالجة البيانات وتحديد كيفية التعامل معها: تخزينها في الذاكرة لاسترجاعها لاحقًا من الجهاز نفسه، أو تسريبها إلى الإنترنت لاسلكيًا، أو استخدام نقطة نهاية الشبكة المخترقة كنقطة ارتكاز. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

أولًا، تُقطع طبقة القالب لكشف الدوائر الإلكترونية. ثم يقوم المهندس بمسح السطح بشكل متكرر أثناء صقل طبقات الشريحة. تتضمن عملية مسح الدوائر الإلكترونية عدة مراحل. من طرق الفحص البصري الشائعة: المجهر الضوئي الماسح (SOM)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، ^{[ 7 ]} وتحليل الدوائر التصويرية بالبيكوثانية (PICA)، وتصوير تباين الجهد (VCI)، وتغيير الجهد الناتج عن الضوء (LIVA)، أو تغيير الجهد الناتج عن الشحنة (CIVA). لمقارنة مخطط الشريحة مع صورة الشريحة الفعلية، لا يزال هذا الأمر صعبًا. للكشف عن برامج التجسس الخبيثة التي تتضمن مفاتيح تشفير مختلفة، يمكن إجراء مقارنة بين الصورتين للكشف عن الاختلافات في بنية الشريحة. برنامج التجسس الخبيث الوحيد المعروف الذي يستخدم مفاتيح تشفير فريدة ولكنه يحمل نفس البنية هو ^{[ 8 ]} . هذه الخاصية تُعزز صعوبة اكتشاف برنامج التجسس الخبيث.

تعتمد هذه الطريقة على تحفيز منافذ الإدخال في الشريحة ومراقبة المخرجات للكشف عن عيوب التصنيع. إذا لم تتطابق القيم المنطقية للمخرجات مع النمط الأصلي، فقد يُكتشف عيب أو برنامج تجسس.

تُضيف تقنيات الاختبار الذاتي المدمج (BIST) والتصميم للاختبار (DFT) دوائر (منطقية) إلى الشريحة بهدف التحقق من أن الشريحة، كما هي مُصممة، تُنفذ مواصفاتها الوظيفية. تراقب هذه الدوائر الإضافية مُدخلات الإشارة والإشارات الداخلية أو حالات الذاكرة، عادةً عن طريق حساب مجاميع التحقق أو عن طريق كشف السجلات الداخلية عبر تقنية مسح مُخصصة . في حين أن تقنية DFT عادةً ما تُنسق مع آلية اختبار خارجية، فإن الشرائح المُجهزة بتقنية BIST تتضمن مُولدات أنماط اختبار مُخصصة. غالبًا ما تُستخدم وظيفة BIST لإجراء التحقق بسرعة عالية عندما يتعذر استخدام سلاسل المسح أو غيرها من إمكانيات DFT منخفضة السرعة. طُوّرت كلتا الطريقتين في الأصل لاكتشاف أخطاء التصنيع، ولكنهما تحملان أيضًا إمكانية الكشف عن بعض آثار المنطق الخبيث على الشريحة، أو استغلالهما من قِبل منطق خبيث لفحص الحالة عن بُعد داخل الشريحة سرًا.

لنتأمل كيف يتعرف اختبار التصميم للتصميم (DFT) على المنطق غير المقصود. عند تشغيله بواسطة مدخلات DFT، تُنتج الشريحة الأصلية توقيعًا مألوفًا، بينما تُظهر الشريحة المعيبة أو المُعدّلة توقيعًا غير متوقع. قد يتكون التوقيع من أي عدد من مخرجات البيانات من الشريحة: سلسلة مسح كاملة أو نتيجة بيانات وسيطة. في سياق الكشف عن برامج التجسس، يُمكن اعتبار منطق DFT بمثابة خوارزمية تشفير: حيث يُستخدم مُدخل DFT كمفتاح لتوقيع رسالة مُستمدة من سلوك التصميم قيد الاختبار. في سياق تجنب الاختراق، عادةً ما يتم تعطيل وظائف BIST أو DFT (عن طريق إعادة تكوين الأجهزة) خارج بيئة التصنيع، لأن وصولها إلى الحالة الداخلية للشريحة قد يُعرّض وظيفتها للمراقبة السرية أو الهجوم التخريبي.

كل جهاز نشط كهربائيًا يُصدر إشارات مختلفة، مثل المجالات المغناطيسية والكهربائية. يمكن تحليل هذه الإشارات، الناتجة عن النشاط الكهربائي، للحصول على معلومات حول حالة الجهاز والبيانات التي يعالجها. وقد طُوّرت طرق متقدمة لقياس هذه الآثار الجانبية، وهي بالغة الحساسية ( هجوم القناة الجانبية ). لذا، يُمكن الكشف عن برامج التجسس المُدمجة بإحكام من خلال قياس هذه الإشارات التناظرية. يُمكن استخدام القيم المقاسة كبصمة مميزة للجهاز المُحلل. ومن الشائع أيضًا تقييم مجموعة من القيم المقاسة لتجنب أخطاء القياس أو أي عدم دقة أخرى. ^{[ 9 ]}