save device credentials into IoT device

1. デバイス内データの
安全な保管を考える
光安 健太郎

2. Agenda
• 自己紹介
• 昨今の話のまとめときっかけ
• IoTセキュリティの潮流
• How to implement it
• 暗号化
• 考察とまとめ

3. 自己紹介
インフラの出身で、サイバートラストというLinuxと電子認証局のビジネスを
している会社で働いています。
自宅でいろいろやってきました。
自宅外向けDNS
AD構築(Samba4)
Nextcloudサーバー運用
自宅Gluster分散ファイルシステム構築（infiniband）
Jupyter notebook GPU 機械学習サーバー（nvidia Geforce RTX2070）
Volumio Airplayサーバー
https://qiita.com/kmitsu76
https://github.com/kmwebnet
https://www.slideshare.net/KentaroM
itsuyasu1/iot-144602008

4. 昨今の話のまとめときっかけ
IoTベンチャーでのいたましい事故
物を作るところから、自宅で趣味からセキュリティを検討しておこう。
そんな難しい話じゃないですよ。クライアント認証
はしてません。デバイス側のリソースが厳しいため、
サーバ証明書のフィンガープリントをハードコード
してました（証明書チェーンは見ない）。サーバ証
明書はAWS ACMなんですけど、よりによって1年っ
ていう短い設定かつ、自動更新（つづく）

5. IoTセキュリティの潮流
デバイス側は悪意のあるものに渡った時に秘密鍵を守れない。
それを守る方法として Hardware Root-of-Trustという仕組みで
秘密鍵を守ることが望ましい。
参考資料：
IoT開発におけるセキュリティ設計の手引き 独立行政法人情報処理推進機構
https://www.ipa.go.jp/security/iot/iotguide.html
対応している仕組み：
Arm Trustzoneとしてチップ内部に融合
セキュアエレメントとしての専用チップ

6. How to implement it
■セキュアエレメント ATECC608購入
Digi-keyにて発注
25個買うと割引！
SOIC⇒DIP変換のほうが高い！
索引 数量 品番 メーカー品番 商品概要 単価 金額
1 25A880AR-ND LCQT-SOIC8-8
SOCKET ADAPTER SOIC
TO 8DIP 279.28¥6,982
2 25
ATECC608A-
SSHDA-TCT-ND
ATECC608A-
SSHDA-T
IC AUTHENTICATION
CHIP 8SOIC 85.08¥2,127
小計 ¥9,109

7. How to implement it
■実装
BOMリスト：
ESP32-DevKitC 1個
ATECC608 1個
SOIC⇒DIP変換 1個
GY-BME280 1個
I2Cは100kHzで
I2C0をピン21，22(ATECC608)
I2C1をピン18，19(GY-BME280)へ接続
■開発環境
VSCode+platformio ESP-IDF 3.30

8. 暗号化
■IoTデバイス内に重要情報を持たせる場合、どうしたらいいか。
そもそも持たせない（TLS通信でサーバーから取得）
持たせるしかない場合（ネットワーク接続のためのWIFI SSIDのパスワードなど）
暗号化を検討

9. 暗号化
■暗号の基本：暗号化したいデータを暗号化（Encrypt）して、復号するための
鍵を入手する。その鍵を使ってのみ復号できる。
Encrypt Decrypt
Plain
Text
Cipher
Text
Plain
Text

10. 暗号化
■今回、AES-GCMという暗号を使用する。
AESは共通鍵暗号で、ブロック暗号といわれるデータを128ビットのブロックで
暗号化するアルゴリズム。

11. 暗号化
■今回、AES-GCMという暗号を使用する。
GCMはブロック暗号の暗号利用モードの一つ。1ブロック128ビット（16バイト）
より大きいデータを暗号化する際にどういう風にブロックを関連させるかを決定

12. 暗号化
■暗号利用モードの選択は結構重要。ECBというモードではブロック間の関連を
考慮せず暗号化するため、データのパターンが露呈する。
よってECBモード以外を使用。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9A%97%E5%8F%B7%E5%88%A9%E7%94%A8%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%89
元画像 ECBモード ECBモード以外

13. IoTデバイス
暗号化
■デバイス内に、暗号化されたデータと鍵を置く。
鍵が簡単に見れてはまずいので、隠す必要がある。
Cipher
Text
ノムラテック カギの収納BOX
NEW キーストック ハンディ

14. 暗号化
■ATECC608の持つAES-GCM機能を使用する。
•AES-128: encrypt/decrypt,
galois field multiply for GCM

15. 考察とまとめ
想定される攻撃：
セキュアエレメントを基盤からはがしてのI2Cコマンド実行。
これを防ぐには、物理的な侵入検知の仕掛けを組み合わせて分解されたら
共通鍵を消す仕掛けを入れておく等、考えられる。
サンプルコードは下記にて公開：
https://github.com/kmwebnet/ECC608-AES-GCM-test
日本のスタートアップIoTを安全に！