انتقل إلى المحتوى الرئيسي

بروتوكول التصديق

يوفر بروتوكول التصديق AuroraSOC التحقق من سلامة البرامج الثابتة من طرف إلى طرف لجميع أجهزة CPS/IoT. يصف هذا المستند البروتوكول عبر الأنظمة الأساسية الذي تم تنفيذه عبر ثلاث مجموعات من البرامج الثابتة وتم التحقق منه بواسطة المحرك الأساسي Rust.

نظرة عامة على البروتوكول​

تنسيق الرسالة​

حمولة التصديق (الجهاز → الوسيط)​

{
  "device_id": "stm32_pac_01",
  "firmware_hash": "a3f2b8c1d4e5f6a7b8c9d0e1f2a3b4c5d6e7f8a9b0c1d2e3f4a5b6c7d8e9f0",
  "boot_count": 42,
  "signature_hex": "304402201a2b3c4d...f0e1d2c3",
  "nonce": "abc123def456",
  "board_family": "stm32",
  "firmware_stack": "ada_spark",
  "firmware_version": "2.0.0"
}

بناء الرسالة الموقعة​

الرسالة الموقعة عبارة عن سلسلة بسيطة (بدون محددات):

message = device_id + firmware_hash + boot_count + nonce

مثال:

stm32_pac_01a3f2b8c1d4e5f6a7b8c9d0e1f2a3b4c5d6e7f8a9b0c1d2e3f4a5b6c7d8e9f042abc123def456

يتم بعد ذلك تجزئة هذه الرسالة إلى SHA-256 وتوقيعها باستخدام ECDSA P-256.

التنفيذ لكل منصة​

STM32 (آدا/سبارك)​

Hardware:  PKA (Public Key Accelerator) + HASH peripheral
Key:       Stored in OTP (One-Time Programmable) area
Transport: Ethernet → MQTT (TLS 1.3, mTLS)
Interval:  Every main loop iteration (5s)
Extras:    SPARK-proven relay safety interlock

nRF52840 (سفارة Rust)​

Hardware:  CryptoCell CC310
Key:       Stored in UICR (User Information Configuration Registers)
Transport: BLE → MQTT-SN → ESP32-S3 gateway → MQTT broker
Interval:  5 minutes
Extras:    USB honeypot alerts

ESP32-S3 (زفير سي)​

Hardware:  Software ECDSA (no hardware crypto accelerator)
Key:       Stored in NVS (Non-Volatile Storage) partition
Transport: WiFi → MQTT (TLS)
Interval:  5 minutes
Extras:    Edge AI anomaly detection

إدارة المفاتيح​

تكوين Vault PKI​

# Device certificate role
vault write pki/roles/aurorasoc-devices \
    key_type=ec \
    key_bits=256 \
    allow_any_name=true \
    enforce_hostnames=false \
    max_ttl=8760h \           # 1 year
    client_flag=true \
    server_flag=false

خصائص الأمن​

ما يثبت الشهادة​

ملكيةكيف
أصالة البرامج الثابتةيتطابق تجزئة SHA-256 مع الثنائي المعروف جيدًا
هوية الجهازيمكن التحقق من توقيع ECDSA فقط باستخدام مفتاح الجهاز
** نضارة **عدد التمهيد الرتيب يمنع إعادة التشغيل
الحيويةتثبت الشهادة المنتظمة أن الجهاز قيد التشغيل

ما لا يثبت الشهادة​

القيدالتخفيف
سلامة الذاكرة في وقت التشغيلغير مغطى (سيحتاج إلى TrustZone/SGX)
استخراج المفتاح المادييتم كتابة صمامات OTP/UICR لمرة واحدة
هجمات القنوات الجانبيةCC310 لديه تدابير مضادة
تسوية سلسلة التوريدخارج النطاق (عملية منفصلة)

عدد التمهيد مكافحة إعادة التشغيل​

يتم تخزين عدد التمهيد في صمامات الأجهزة التي يمكن أن تزيد فقط:

  • STM32: منطقة OTP (بتات قابلة للبرمجة لمرة واحدة)
  • nRF52840: سجلات UICR (قابلة للمسح فقط من خلال المسح الكامل للرقاقة)
  • ESP32-S3: eFuse (قابل للبرمجة لمرة واحدة)

معالجة الفشل​

فشلاستجابة النظام
عدم تطابق التوقيعتنبيه: severity=critical، تم وضع علامة على الجهاز failed
انحدار عدد التمهيدتنبيه: severity=critical، هجوم إعادة تحميل ملفات محتمل
انتهت صلاحية الشهادةتم وضع علامة على الجهاز expired، ويلزم تجديد الشهادة
لا توجد استجابة (> 10 دقائق)يتم تشغيل تنبيه الجهاز الذي يحمل العلامة offline، Prometheus
تمريرة هيكلية فقطتم قبول الجهاز بثقة أقل، وتم وضع علامة عليه لتسجيل المفتاح

إلغاء الشهادة​

عندما يتم اختراق الجهاز، يمكن إلغاء شهادته عبر API:

# Revoke device certificate
curl -X POST http://localhost:8000/api/v1/cps/devices/stm32_pac_01/revoke \
  -H "Authorization: Bearer $TOKEN" \
  -d '{"reason": "Compromised - tamper detected"}'

يؤدي هذا إلى:

  1. تم إبطال الشهادة في Vault CRL
  2. تم ضبط الجهاز attestation_status على revoked
  3. يفتح مرحل STM32 على الفور (قفل أمان مثبت بواسطة SPARK)
  4. تم إنشاء تنبيه لمحللي SOC
  5. يقوم اتحاد NATS بإعلام المواقع الأخرى

يراقب​

تراقب قواعد التنبيه Prometheus صحة التصديق:

- alert: CPSAttestationFailureRate
  expr: rate(aurora_attestation_failures_total[5m]) / rate(aurora_attestation_total[5m]) > 0.1
  for: 5m
  labels:
    severity: critical
  annotations:
    summary: "CPS attestation failure rate exceeds 10%"

- alert: CPSDeviceOffline
  expr: time() - aurora_device_last_seen_timestamp > 300
  for: 5m
  labels:
    severity: warning
  annotations:
    summary: "CPS device hasn't reported in 5+ minutes"