Technologie besitzt nahezu unbegrenztes Potenzial, unser Leben zu bereichern und die Welt zu verändern. Doch diese Technologie muss auf einem starken Fundament aus Sicherheit und Vertrauen. Um eine erstklassige Gewährleistung der Produktsicherheit zu bieten, investieren Technologieanbieter in sichere Entwicklungspraktiken, die Erforschung neuer Bedrohungen, die Erprobung von Tools und Methoden, die Bearbeitung von Sicherheitsvorfällen, kontinuierliche Schulungen für Mitarbeiter und vieles mehr.
Die Absicherung von Technologieprodukten ist eines der dringendsten und anspruchsvollsten Ziele der Branche. In diesem zweiteiligen Artikel möchte ich zunächst fünf zentrale Faktoren untersuchen, die die Gewährleistung der Produktsicherheit – insbesondere bei Hardware – zu einer Herausforderung machen. In Teil zwei, werde ich erörtern, wie sich diese Herausforderungen mithilfe starker, strategischer Kooperationen zwischen Industrie und Wissenschaft bewältigen lassen. Schließlich ist die Gewährleistung der Produktsicherheit eine Teamleistung.
Warum ist die Absicherung von Hardwaretechnologien so anspruchsvoll?
Disruptiver Charakter neuer Forschung
Kontinuierliche Forschung und Innovation tragen dazu bei, jeden Tag neue Produkte und Technologien zu den Verbrauchern zu bringen. Man denke nur an die Akkulaufzeit von Smartphones oder den Kraftstoffverbrauch von Autos. Bei der Produktsicherheit folgt der Markt jedoch einem anderen Paradigma.
Sicherheitsforschung liefert Erkenntnisse über neue Angriffsvektoren und Ausnutzungsmechanismen, die zuvor unbekannt waren. Sie können selbst erstklassige Schutzmaßnahmen völlig unzureichend machen. Produkte, die modernste Abwehrmaßnahmen zum Schutz vor den heute bekannten Sicherheitsrisiken einsetzen, können dennoch für die neuen Angriffe von morgen anfällig sein.
Ständig zunehmende Risikoexposition
Es ist kein Geheimnis, dass sich die Bedrohungslandschaft schnell verändert. Der Markt verzeichnete 2020 eine Rekordzahl gemeldeter Schwachstellen. Anstatt durch die Pandemie gebremst zu werden, beschleunigen sich die Aktivitäten von Angreifern sogar. Von der Konzeption bis zur Ausmusterung sind Technologien während ihrer gesamten Lebensdauer zahlreichen Software- und Hardwareschwachstellen ausgesetzt.
Insbesondere Technologien mit einer längeren inhärenten Produktlebensdauer – etwa die in Fahrzeugen und kritischen Infrastrukturen eingesetzten Mikroprozessoren – sind über einen längeren Zeitraum Risiken ausgesetzt. Häufigere Produktaktualisierungen und die Unterstützung der Abwärtskompatibilität verlängern diese Lebenszyklen und verschärfen die Herausforderung zusätzlich. Da Technologieprodukte zur Unterstützung weiterer Anwendungsfälle immer komplexer werden, wächst die Angriffsfläche. All diese Faktoren eröffnen weitere Angriffswege, denen sich die Anbieter heutiger Hardwaretechnologien stellen müssen.
Unverhältnismäßige Erwartungen an Produktsicherheit und Funktionalität
Verbraucher und Endnutzer haben in der Regel deutlich höhere Erwartungen an die Produktsicherheit als an die Funktionalität. Ein Beispiel soll verdeutlichen, was damit gemeint ist.
Obwohl Mobilfunkanbieter ihre Netze auf den neuesten 5G-Standard aufgerüstet haben, verwenden viele Nutzer heute noch ihre älteren 4G-Smartphones. Bei 4G-Telefonen in 5G-Netzen würden Nutzer normalerweise nicht erwarten, dass ihre Telefone plötzlich 5G-Funktionen unterstützen, etwa eine deutliche Erhöhung der Datendownloadgeschwindigkeit. Sie wissen, dass ihre Telefone gezielt für die Unterstützung des 4G-Standards und der zugehörigen Protokolle entwickelt wurden.
Dennoch ist es durchaus üblich, dass Nutzer von denselben Telefonen robuste Sicherheit sowohl in 4G- als auch in 5G-Netzen erwarten. Außerdem erwarten sie, dass diese Geräte so lange, wie sie ihre Telefone behalten, auch gegen alle noch unbekannten Sicherheitslücken, die Forscher in Zukunft entdecken könnten, weiterhin einwandfrei funktionieren.
Während Nutzer nicht erwarten, dass ein Technologieprodukt bei seinen Funktionen zukunftssicher ist, erwarten sie dies bei der Sicherheit sehr wohl. Diese widersprüchlichen Erwartungen erhöhen den Druck auf die Anbieter im Bereich Sicherheit.
Dynamischer Charakter der Anforderungen an die Produktsicherheit
Die Sicherheitsanforderungen an Technologieprodukte sind alles andere als statisch. Sie entwickeln sich häufig auch nach der Markteinführung eines Produkts weiter und schaffen neue Sicherheitsherausforderungen. So können beispielsweise nach schwerwiegenden Sicherheits- oder Datenschutzvorfällen neue staatliche Vorschriften und Richtlinien entstehen.
Dies mag im Bereich der Informationssicherheit stärker ausgeprägt sein – dort erlassen Regulierungsbehörden Datenschutzbestimmungen und Gesetze zum Schutz von Daten –, doch dasselbe kann auch bei allgemeinen Technologieprodukten geschehen. Da Hardwarelösungen immer stärker in unseren Alltag integriert werden, hängt unsere Sicherheit zunehmend von der Robustheit der Sicherheitsfunktionen dieser Technologien ab. Man denke nur an medizinische Geräte oder autonome Fahrzeuge. Neue Richtlinien und Standards entstehen häufig dann, wenn neuartige Lösungen Gefahr laufen, mehr Schaden als Nutzen zu verursachen.
Lösungen, die robuste Update-Funktionen im laufenden Betrieb unterstützen, sind besser darauf vorbereitet, mit Änderungen der Anforderungen an die Produktsicherheit Schritt zu halten. Technologieanbieter müssen sich jedoch über die neuesten regulatorischen Entwicklungen auf dem Laufenden halten und bereit sein, die erforderlichen Updates umzusetzen, um die Einhaltung der Vorschriften sicherzustellen.
Solch schnelle Änderungen der Anforderungen an die Produktsicherheit sind besonders bei Hardware eine Herausforderung. Im deutlichen Gegensatz zu Software benötigen Hardwaretechnologien Jahre für ihre Entwicklung, und die Behebung neuer Sicherheitsprobleme erfordert weit mehr als einen schnellen Patch. Oft ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschern, Softwareanbietern, Betriebssystemanbietern, Hardwareherstellern, Kunden und anderen Partnern des Ökosystems erforderlich.
Robuste Update-Infrastrukturen im laufenden Betrieb nach wie vor selten
Leider bieten viele der heute auf dem Markt verfügbaren Hardwaretechnologien keine robuste Update-Lösung im laufenden Betrieb. Dies gilt insbesondere für Chips, die in ressourcenbeschränkten Umgebungen wie IoT-Geräten und Sensoren eingesetzt werden. Daraus können erhebliche Herausforderungen für die Hardwaresicherheit entstehen.
Nehmen wir als Beispiel Technologien für die Heimautomatisierung. Immer mehr Nutzer installieren eine Vielzahl vernetzter Geräte in ihren Wohnungen, darunter intelligente Geräte wie Thermostate, Türklingeln, Kameras, Steckdosen und vieles mehr. Häufig müssen Nutzer verschiedene Smartphone-Apps installieren, um Geräte unterschiedlicher IoT-Anbieter zu verwalten.
Viele dieser intelligenten Geräte können ohne die zugehörige Smartphone-App oder einen als Vermittler fungierenden Smart Hub keine eigenständigen Fernupdates durchführen. Außerdem werden Firmware-Updates häufig nicht automatisch gestartet, sofern die Nutzer nicht zuvor die App des jeweiligen Anbieters öffnen. Diese intensiven Interaktionen mit den Nutzern stellen ein praktisches Hindernis für die zeitnahe Bereitstellung kritischer Sicherheitspatches dar.
Bei Geräten mit direkter Internetverbindung, die Updates eigenständig durchführen, kann der Update-Mechanismus – sofern er nicht korrekt konzipiert oder implementiert wurde – eine bequeme Angriffsfläche bieten, über die Angreifer Schadcode auf den Geräten einschleusen. Anschließend können Angreifer die kompromittierten Geräte als Ausgangspunkt nutzen, um andere Systeme im selben Netzwerk anzugreifen.
Hardwaresicherheit gehört heute zweifellos zu den anspruchsvollsten Technologiedisziplinen. Forscher und Angreifer suchen ständig nach neuen Schwachstellen, während sich Nutzungsmodelle für Produkte und Sicherheitsvorschriften laufend verändern.
Darüber hinaus waren die Sicherheitserwartungen der Nutzer noch nie so hoch. Der Prozess zur Fernbereitstellung von Sicherheitspatches für Hardware ist oft weitaus komplexer als bei Software. Was lässt sich tun? In Teil 2 dieses Artikels, werde ich einige Bereiche für Innovation und Zusammenarbeit untersuchen, die das Potenzial haben, die Hardwaresicherheit überproportional stark zu verbessern.
Über den Autor:
Jason M. Fung ist Director of Academic Research Engagement & Offensive Security Research bei Intel