フォールトインジェクション.

フォールトインジェクションは、電圧グリッチ、クロック操作、電磁パルス(EMFI)、開封したダイへのレーザ照射などによってシステムを動作範囲の外へ意図的に追い込み、狙った瞬間に単一命令をスキップさせたり、メモリのビットを反転させたりします。攻撃者はこの制御された誤りをセキュリティ上の失敗へと変換します。すなわち、判定を回避(PIN 検証やセキュアブートの署名検証をスキップ)したり、暗号演算を破壊したりします。1997 年に Boneh・DeMillo・Lipton が RSA-CRT に対して示した差分故障解析では、正しい署名と故障した署名を比較することで秘密鍵が復元でき、同じ発想で数回の故障暗号化から AES も破れます。

故障の誘発はもはや物理的手段だけではありません。CLKSCREW(2017)や VoltJockey は CPU 自身の電源管理レジスタを悪用してソフトウェアから ARM TrustZone を攻撃し、Intel の Plundervolt(CVE-2019-11157、2019)はリング 0 からコア電圧を下げて SGX の演算を破壊しました(Intel はマイクロコードでインターフェースを無効化)。wallet.fail(35C3、2018)は Trezor や Ledger にグリッチを与えて保管された秘密に到達しました。Rowhammer は通常のメモリアクセスでも故障を誘発しうることを示しています。

対策には、冗長・ランダム化された計算、フォールト検出センサ、電圧・クロック監視、ECC メモリ、そしてすべてのセキュリティ分岐を二重に検証する防御的コードが含まれます。

flowchart TD
  A[デバイスにアクセスできる攻撃者] --> B{故障ベクトル}
  B -->|電圧 / アンダーボルト| C[VCC の低下またはスパイク]
  B -->|クロックグリッチ| D[オーバークロックパルス]
  B -->|EMFI / レーザ| E[ダイへの局所パルス]
  C --> F[命令スキップまたはビット反転]
  D --> F
  E --> F
  F --> G{悪用される効果}
  G -->|検査をスキップ| H[PIN / セキュアブートを回避]
  G -->|暗号を破壊| I[故障解析で鍵が漏えい]
  H --> J[システム侵害]
  I --> J