OpenTitan: Pioneerende transparante, open-source silicium Roots of Trust voor veiligere systemen

Naarmate apparaatconnectiviteit uitbreidt, groeit het risico op cyber-aanvallen. In de kern van veilige hardware ligt de root of trust (RoT). Hoewel veel fabricanten RoT in silicium insluiten, missen proprietaire ontwerpen vaak transparantie, wat ontwerpers dwingt blind vertrouwen te stellen in onzichtbare componenten.

Kom OpenTitan tegemoet - een coalitie toegewijd aan het beschikbaar maken van vertrouwde beveiliging direct op silicium-niveau door ongekende openheid en toegankelijkheid.

De initiatief verenigt leiders zoals ETH Zürich, G+D Mobile Security, Google, Nuvoton Technology en Western Digital, en wordt gestuurd door de onafhankelijke, non-profit lowRISC CIC (Cambridge, VK). Door een evolutie van Google's Titan-chip en ETH's RISC-V-kern te benutten, streeft het project naar het leveren van een meer open, transparante en hoge-kwaliteit RoT die vertrouwen in kritische systemen zal onderbouwen.

OpenTitan belooft een radicale mate van transparantie - alles, tot aan de foundry-grens, is open. Ingenieurs van partnerbedrijven bouwen openlijk het logische ontwerp van een silicium RoT, inclusief de lowRISC Ibex RISC-V-processor, cryptografische coprocessoren, een hardware random-number-generator, een gesofisticeerde sleutelhierarchie, volatile en non-volatile geheugeninterfaces, verdedigingsmechanismen, I/O-peripherieapparaten en secure-boot-logica. Het resultaat zal een hoge-kwaliteit RoC-ontwerp en integratierichtlijnen zijn geschikt voor datacenter-servers, storage-arrays, peripherieapparaten en meer.

Open-sourcing van het silicium-ontwerp verbetert transparantie, vertrouwen en uiteindelijk beveiliging. Een silicium RoT garandeert dat de hardware-stack en de software in een geverifieerde, vertrouwd staat blijven door boot-firmware te authenticeren, low-level malware te voorkomen en een cryptografisch unieke machine-identiteit te bieden. Het beschermt ook encryptiesleutels tegen tampering - zelfs tijdens verzending - en levert tamper-evident audit-trails en runtime-beveiligingsservices.

"Systeemintegriteit moet geankerd worden in silicium," verklaarde Dominic Rizzo, Google Cloud's OpenTitan-lead, bij de projectlancering. "We bouwden onze eigen proprietaire Titan RoT voor Google's datacenters, leerden dat transparante integratie en instructie-integriteit essentieel zijn. OpenTitan maakt datzelfde vertrouwensniveau open beschikbaar en flexibel, wat de noodzaak voor blind vertrouwen elimineert."

Waarom open source?

OpenTitan oprichtende partners (Afbeelding: OpenTitan)

In de meeste ontwerpen zit de RoT fysiek tussen de boot-processor en de non-volatile ROM of flash die de initiële firmware bevat. De RoT valideert firmware-integriteit voordat de processor kan beginnen met opstarten, en kan een herstelpad bieden als latente firmware-bugs ontstaan. De RoT-module is typisch een aparte chip of een IP-blok ingesloten in een SoC.

Silicium RoTs vinden toepassing in server-moederborden, netwerkkaarten, client-apparaten zoals laptops en telefoons, consumenten-routers en IoT-apparaten. Google heeft vertrouwd op zijn custom Titan RoT om te garanderen dat zijn datacenter-machines alleen opstarten vanuit geverifieerde code.

Google benadrukte de noodzaak om "vertrouwen in silicium te ankeren" en stelde: "Samen met onze partners streven we ernaar de voordelen van betrouwbare RoT-chips over de industrie te delen door ze open source te maken."

Richard New, Western Digital's VP van research and development, merkte op dat alle RoT-chips in omloop vandaag de dag proprietair zijn. "Omdat implementaties ondoorzichtig zijn, kunnen eindgebruikers de kwaliteit van de RoT's architectuur, firmware of hardware-ontwerp niet onafhankelijk verifiëren," zei hij. "Gebruikers moeten vertrouwen dat de ontwerper het correct en zonder fouten geïmplementeerd heeft."

OpenTitan argumenteert dat een open-source silicium RoT dezelfde vertrouwensopbouwende voordelen biedt als open-source software: transparant ontwerp, vroege probleemdetectie en verminderd blind vertrouwen. Community-bijdragen drijven innovatie, terwijl een gemeenschappelijk referentieontwerp implementatiekeuze biedt en interface-consistentie behoudt.

OpenTitan verwacht een radicaal niveau van transparantie te leveren, wat vrijwel alles openstelt, tot aan de "foundry boundary." (Afbeelding: OpenTitan)

OpenTitan's strategie berust op drie pijlers: transparantie, kwaliteit en flexibiliteit. Iedereen kan het ontwerp en de documentatie inspecteren, evalueren en bijdragen, wat een transparante, vertrouwd silicium RoT garandeert. De groep levert een hoge-kwaliteit, logisch veilig ontwerp, compleet met referentie-firmware, verificatie-collaterale en uitgebreide documentatie. Flexibiliteit stelt adopters in staat om kosten te verlagen en bredere markten te bereiken door een vendor-agnostische RoT te integreren in servers, opslag, peripherieapparaten en andere apparaten.

Op de persconferentie zei Gavin Ferris, lowRISC medeoprichter en board-lid: "We zijn ruwweg 40-50% compleet met het referentieontwerp."

New voegde toe: "OpenTitan zal een grote rol spelen in onze strategie. Western Digital heeft lang open source gechampiond - denk aan Linux en RISC-V - en gelooft dat de meest veilige oplossingen voortkomen uit open, inspecteerbare implementaties gekoppeld aan transparante beleidsregels. OpenTitan heeft het potentieel om het proprietaire model te disrupteren en de industrie een hoge-kwaliteit, open referentie RoT te bieden."

Industriële reactie

John Moor, managing director van de IoT Security Foundation, vertelde EE Times Europe dat een RoT essentieel is voor IoT-beveiliging. "Kosten zijn een grote barrière, dus een open-source RoT zou helpen," zei hij, en voegde toe dat scrutering en Google's backing geloofwaardigheid lenen.

Andy Hopper, lowRISC voorzitter en voormalig oprichter van het bedrijf dat Arm werd, merkte op: "De silicium root of trust is te kritiek om proprietair te zijn. OpenTitan vertoont hoe open-source-ontwikkeling innovatie stimuleert en werkelijk vertrouwd silicium levert. In een post-Moore's-Law-wereld zijn samenwerking en transparantie de weg vooruit."

Haydn Povey, CEO van Secure Thingz en voormalig beveiligingslead bij Arm, benadrukte de noodzaak om bewustzijn van RoTs te verhogen - of open of proprietair. "Beveiliging zal nooit perfect zijn, maar het bevorderen van open discussie voorkomt gaten. Wanneer goed gedaan, kan open source nog veiliger zijn," zei hij.

Povey benadrukte dat beveiliging de volgende computing-frontier is - van edge tot enterprise - en dat OpenTitan een significante stap voorwaarts vertegenwoordigt naar open-source-systeembeveiliging.