Hvad er et sikkerhedselement? Hvordan beskytter det hardware-tegnebøger?

De fleste mennesker ser den aldrig, interagerer aldrig med den og hører sjældent den nævnt. Alligevel er denne specialiserede chip ansvarlig for at beskytte de private nøgler, der giver ejerne kontrol over deres digitale aktiver. Uden den ville mange moderne hardware-tegnebøger være langt mere sårbare over for fysisk tyveri og sofistikerede angreb. At forstå, hvad et sikkert element er, og hvad det rent faktisk gør, hjælper med at forklare, hvorfor hardware-tegnebøger er blevet en af de sikreste måder at opbevare kryptovaluta på.

Sikkerhedselementer blev udviklet til at beskytte hemmeligheder

Et sikkert element er en specialiseret computerchip, der er designet til ét primært formål: at beskytte meget følsomme oplysninger.

I modsætning til processoren i en typisk bærbar computer eller smartphone er et sikkert element bygget specifikt til at opbevare hemmeligheder og udføre kryptografiske operationer uden at afsløre de oplysninger, det beskytter. I stedet for at forsøge at udføre mange forskellige beregningsopgaver fokuserer det på at holde fortrolige data isoleret fra alt andet inde i enheden.

Denne specifikke type teknologi opstod ikke i forbindelse med kryptovaluta. Sikkerhedselementer har længe været anvendt i betalingskort, SIM-kort, elektroniske pas og offentlige identifikationssystemer. Disse brancher stod over for den samme udfordring for mange år siden: at beskytte digitale legitimationsoplysninger, selvom nogen fysisk var i besiddelse af enheden.

Hardware-wallets anvender det samme koncept på kryptovaluta.

Hvorfor hardware-tegnebøger har brug for en

Alle kryptovaluta-tegnebøger er afhængige af private nøgler.

En privat nøgle er i bund og grund den hemmelighed, der beviser ejerskabet af digitale aktiver. Enhver, der får adgang til denne nøgle, kan godkende transaktioner og overføre midler. At beskytte den er den vigtigste opgave for enhver tegnebog.

Software-tegnebøger gemmer nøgler på enheder, der er forbundet til internettet, hvilket gør dem sårbare, hvis computeren eller smartphonen bliver inficeret med ondsindet software. Hardware-tegnebøger løser en stor del af dette problem ved at opbevare den private nøgle i en separat enhed, der forbliver isoleret fra internettet. Det sikre element styrker denne beskyttelse ved at skabe endnu et isoleringslag inde i selve hardware-tegnebogen.

I stedet for at give tegnebogens primære processor direkte adgang til den private nøgle, opbevarer det sikre element hemmeligheden låst inde i sit eget beskyttede miljø. Selv andre komponenter inde i tegnebogen kan ikke blot læse nøglen, når de vil.

Opbevaring af private nøgler i det sikre element

En af de største misforståelser omkring hardware-wallets er, hvordan transaktioner underskrives.

Når nogen sender kryptovaluta, kopierer wallet'en ikke den private nøgle til en computer, før transaktionen godkendes. I stedet sendes den ikke-underskrevne transaktion til hardware-wallet'en til gennemgang.

Når ejeren har bekræftet transaktionsoplysningerne på tegnebogens betroede skærm, udfører sikkerhedselementet den matematiske signeringsoperation internt. Kun den færdige digitale signatur forlader chippen. Den private nøgle selv gør det aldrig. Denne adskillelse reducerer markant risikoen for, at malware, der kører på en tilsluttet computer, kan stjæle de oplysninger, der er nødvendige for at få adgang til midlerne.

Konstrueret til at modstå fysiske angreb

At holde en privat nøgle isoleret er kun en del af opgaven. Et sikkert element er også konstrueret til at gøre det ekstremt vanskeligt at stjæle disse oplysninger, selv hvis nogen får fat i selve hardware-tegnebogen.

I modsætning til en almindelig computerchip indeholder et sikkert element beskyttelsesfunktioner, der er indbygget direkte i siliciumet. Disse forsvarsmekanismer er designet til at opdage eller bremse forsøg på at manipulere med chippen, undersøge dens interne kredsløb eller påvirke dens funktion. Hvis chippen registrerer usædvanlige forhold, såsom unormal spænding, uventede temperaturer eller andre tegn på manipulation, kan den stoppe driften, nulstille sig selv eller beskytte de oplysninger, der er gemt indeni.

En anden trussel kommer fra angreb, der forsøger at afsløre hemmeligheder ved omhyggeligt at måle, hvordan en chip opfører sig, mens den udfører beregninger. Forskere kalder disse for sidekanalangreb, fordi de analyserer oplysninger såsom strømforbrug, timing eller elektromagnetiske signaler i stedet for at angribe softwaren direkte.

Sikkerhedselementer er specifikt designet til at gøre disse teknikker langt sværere ved at maskere eller randomisere de oplysninger, som angribere forsøger at observere.

Tilfældighed er vigtigere, end de fleste er klar over

Sikkerheden begynder længe før den første transaktion overhovedet underskrives.

Når en hardware-wallet oprettes for første gang, skal den generere en seed-sætning, der i sidste ende vil danne grundlag for alle de private nøgler, som wallet'en bruger. Denne proces afhænger af tilfældighed. Hvis tilfældighedstallene er svage eller forudsigelige, kan de resulterende nøgler også blive forudsigelige. Den nylige udnyttelse af Coldcard-hardware-walleten kaster et meget skarpere lys over dette emne på grund af fejlbehæftet firmware, der fuldstændigt omgår hardware-entropien.

For at forhindre, at dette sker, indeholder sikre elementer hardwarebaserede tilfældighedsgeneratorer, der henter entropi fra fysiske processer inde i chippen i stedet for udelukkende at stole på software. Nogle tegnebogsdesign kombinerer også flere tilfældighedskilder, hvilket yderligere reducerer risikoen for, at en enkelt fejl kan svække sikkerheden for de genererede nøgler.

Uafhængig testning tilføjer endnu et lag af tillid

Et sikkerhedselement erklæres ikke blot for sikkert af sin producent.

Mange chips, der bruges til at beskytte følsomme oplysninger, gennemgår uafhængige sikkerhedsvurderinger inden for en international ramme kendt som Common Criteria. Under denne proces forsøger specialiserede testlaboratorier at omgå chipets sikkerhed ved hjælp af avancerede teknikker, før det kan modtage certificering.

Mange sikre elementer, der anvendes i hardware-wallets, opnår Evaluation Assurance Level 5+ eller Level 6+-certificeringer, hvilket indikerer, at de er blevet testet mod sofistikerede angrebsmetoder inden for et defineret omfang. Disse certificeringer garanterer ikke, at en chip er umulig at bryde. I stedet viser de, at uafhængige eksperter har vurderet sikkerhedspåstandene ved hjælp af strenge teststandarder.

Et sikkert element er ikke et magisk skjold

På trods af deres stærke beskyttelse kan sikre elementer ikke eliminere alle mulige risici.

Hvis nogen narres eller endda tvinges til at godkende en svigagtig transaktion, frivilligt afslører en gendannelsesfrase eller opbevarer sikkerhedskopier på en usikker måde, kan det sikre element ikke forhindre disse fejl. Ligeledes kan ingen kommerciel sikkerhedsteknologi love fuldstændig beskyttelse mod højt specialiserede laboratorieangreb udført af velfinansierede modstandere med ubegrænset tid og ressourcer.

Det sikre element er designet til at øge omkostningerne og vanskeligheden ved et angreb så meget, at det bliver upraktisk for det overvældende flertal af kriminelle i den virkelige verden. Det er et lag i en bredere sikkerhedsstrategi snarere end en komplet løsning i sig selv.

God sikkerhed afhænger af mere end ét lag

Den stærkeste sikkerhed for en hardware-wallet opnås ved at kombinere flere beskyttelsesforanstaltninger i stedet for at stole på en enkelt funktion.

Brug af en stærk adgangskode, omhyggelig verifikation af transaktionsoplysninger på enhedens skærm, beskyttelse af sikkerhedssætninger og overvejelse af yderligere sikkerhedsforanstaltninger, såsom ordninger med flere signaturer, bidrager alle til at reducere risikoen. Det sikre element supplerer disse fremgangsmåder ved at sikre, at tegnebogens mest følsomme hemmelighed forbliver isoleret under normal drift.

Hvorfor sikre elementer fortsat er vigtige

I takt med at ejerskabet af kryptovaluta vokser, og digitale aktiver bliver mere værdifulde, fortsætter angribere med at lede efter nye måder at kompromittere tegnebøger på. Det har gjort sikre elementer til en stadig vigtigere del af moderne hardware-tegnebogsdesign. Ældre hardware-tegnebøger fra de tidlige dage bruger måske ikke sikre elementer, men i dag er det blevet standarden.

Deres opgave er enkel, men afgørende. De genererer følsomme hemmeligheder, beskytter dem i et sikret miljø og udfører kryptografiske operationer uden at afsløre de oplysninger, der giver ejerne kontrol over deres midler. Selvom ingen sikkerhedsteknologi er perfekt, hæver sikre elementer i væsentlig grad barrieren for enhver, der forsøger at stjæle private nøgler gennem fysiske eller tekniske angreb.

For folk, der vælger cold storage via en hardware-wallet, giver forståelsen af et sikkert elements rolle et klarere billede af, hvordan moderne selvopbevaring fungerer. Chippen gør ikke brugerne uovervindelige, men den udgør en af de vigtigste byggesten i beskyttelsen af digitale aktiver, idet den giver folk mulighed for at tage kontrol over deres kryptovaluta, samtidig med at de nøgler, der betyder mest, holdes sikkert låst bag dedikerede hardwarebeskyttelser.