Seminar NXP EdgeLock Secure Enclave – HSM-API und Service-Flows

Inhaltsverzeichnis

• Einordnung und Zielsetzung
• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Lernziele
• Seminarinhalte
• Praxisübungen
• Technische Arbeitsmittel

Einordnung und Zielsetzung

Das dreitägige Seminar vermittelt die strukturierte Nutzung der EdgeLock-HSM-API auf unterstützten i.MX- und Crossover-Plattformen. Im Mittelpunkt stehen Session- und Service-Flows, Key Stores, Schlüsseloperationen, kryptografische Dienste, geschützte NVM-Nutzung und robuste Fehlerbehandlung.

Die API wird nicht nur auf Funktionsaufrufe reduziert. Initialisierung, Besitzverhältnisse, Objektlebensdauer, Zugriffsrechte, Datenpuffer, Parallelität und Wiederanlauf werden zu einem sicheren Integrationsmuster verbunden.

Die angesetzte Dauer von 3 Tagen ist erforderlich, weil die Inhalte von „API-Architektur und Initialisierung“ bis „Abstraktionsschicht und Integrationstests“ fachlich aufeinander aufbauen und in 6 praktischen Arbeitsszenarien geprüft werden. Eine stärkere Kürzung würde entweder die sichere Konfiguration oder die notwendigen Positiv-, Negativ- und Wiederanlauftests verdrängen.

Zielgruppe

• Embedded-C- und Systemsoftware-Entwickler
• i.MX- und Crossover-Plattformintegratoren
• Bootloader-, Middleware- und Security-Service-Entwickler
• Technische Tester für kryptografische Schnittstellen

Voraussetzungen

Sichere C-Kenntnisse, Erfahrung mit Embedded-Build-Systemen und Grundkenntnisse symmetrischer sowie asymmetrischer Kryptografie. Kenntnisse der Zielplattform und serieller Diagnose werden vorausgesetzt.

Lernziele

• Initialisierung, Sessions und Servicekontexte korrekt aufbauen und abbauen
• Key Stores, Schlüsselhandles und Attribute sicher verwalten
• Hash-, MAC-, Cipher-, Signatur-, Zufalls- und Key-Exchange-Dienste integrieren
• persistente Daten und Schlüsselobjekte robust gegen Reset und Fehler behandeln
• asynchrone Status, Events und parallele Aufrufe beherrschen
• eine gekapselte, testbare Sicherheitsservice-Schicht implementieren

Seminarinhalte

1. API-Architektur und Initialisierung

1. Schritt 1: Hostbibliothek, Kommunikationsschicht und Enclave-Firmware im Software-Stack zuordnen.
2. Schritt 2: Initialisierungsreihenfolge und Plattformabhängigkeiten erfassen.
3. Schritt 3: Ressourcen, Puffer und Fehlerpfade bereits beim Start definieren.
4. Schritt 4: Initialisierung und sauberer Abbau in einem Minimalprogramm umsetzen.

2. Sessions und Servicekontexte

1. Schritt 1: Sessiontyp, Berechtigungsumfang und Lebensdauer festlegen.
2. Schritt 2: Servicekontexte innerhalb der richtigen Session öffnen.
3. Schritt 3: Handles und Besitzverhältnisse eindeutig einer Softwarekomponente zuordnen.
4. Schritt 4: Reset, Timeout und vorzeitigen Abbruch ohne Ressourcenverlust behandeln.

3. Key Store und Schlüsselobjekte

1. Schritt 1: Key Store öffnen, identifizieren und gegen falsche Verwendung absichern.
2. Schritt 2: Schlüssel erzeugen, importieren, referenzieren und löschen.
3. Schritt 3: Algorithmus, Größe, Nutzung und Persistenz über Attribute festlegen.
4. Schritt 4: Objektinventar und Fehler bei doppelten oder unbekannten Kennungen behandeln.

4. Hash, MAC und Zufallszahlen

1. Schritt 1: One-shot- und Streaming-Verarbeitung passend auswählen.
2. Schritt 2: Puffergrenzen und finale Verarbeitung korrekt umsetzen.
3. Schritt 3: MAC-Schlüssel und Prüfergebnis ohne unnötige Klartextkopien verwenden.
4. Schritt 4: Zufallszahlen mit korrekter Fehlerprüfung in Schlüssel- und Protokollabläufe integrieren.

5. Cipher und authentisierte Verschlüsselung

1. Schritt 1: Modus, Nonce beziehungsweise IV, Schlüssel und Datenlänge konsistent konfigurieren.
2. Schritt 2: zusätzliche authentisierte Daten und Tag-Prüfung korrekt behandeln.
3. Schritt 3: In-place- und getrennte Puffer auf Plattformgrenzen prüfen.
4. Schritt 4: Manipulation, falsches Tag und Wiederverwendung von Nonces als Negativfälle testen.

6. Signatur und Verifikation

1. Schritt 1: Hashing und Signaturalgorithmus passend zum Schlüsseltyp auswählen.
2. Schritt 2: Signaturformat und Kodierung zwischen Komponenten abstimmen.
3. Schritt 3: Signaturerzeugung mit nicht exportierbarem privaten Schlüssel ausführen.
4. Schritt 4: Verifikation gültiger und gezielt manipulierter Daten automatisieren.

7. Key Exchange und Schlüsselableitung

1. Schritt 1: statische und flüchtige Schlüsselrollen festlegen.
2. Schritt 2: Peer-Schlüssel validieren und gemeinsames Geheimnis geschützt erzeugen.
3. Schritt 3: Ableitung und Zweckbindung der Folgeschlüssel definieren.
4. Schritt 4: Zwischenwerte und temporäre Objekte kontrolliert verwerfen.

8. Geschützte NVM und persistente Daten

1. Schritt 1: Anwendungsdaten nach Vertraulichkeit, Integrität und Änderungsrate klassifizieren.
2. Schritt 2: Objektkennung, Größe und Aktualisierungsstrategie bestimmen.
3. Schritt 3: Reset- und Stromausfallverhalten mit atomaren Schreibmustern testen.
4. Schritt 4: Migration und Versionswechsel persistenter Strukturen planen.

9. Events, Parallelität und robuste Fehlerbehandlung

1. Schritt 1: Rückgabestatus, verzögerte Ergebnisse und Events unterscheiden.
2. Schritt 2: mehrere Clients und konkurrierende Servicezugriffe synchronisieren.
3. Schritt 3: Retry nur für tatsächlich wiederholbare Fehler einsetzen.
4. Schritt 4: eine einheitliche Fehlerabbildung für Anwendung, Diagnose und Test erstellen.

10. Abstraktionsschicht und Integrationstests

1. Schritt 1: API-Aufrufe hinter klaren Sicherheitsdiensten kapseln.
2. Schritt 2: Schlüssel- und Pufferbesitz in Schnittstellenverträgen festhalten.
3. Schritt 3: Mock-, Negativ- und Hardwaretests kombinieren.
4. Schritt 4: eine Integrationsbibliothek mit Initialisierung, Diensten und Diagnose fertigstellen.

Praxisübungen

• Aufbau einer vollständigen Session- und Serviceinitialisierung
• Erzeugung und Nutzung eines nicht exportierbaren Schlüssels im Key Store
• Implementierung von Hash, MAC, authentisierter Verschlüsselung und Signatur
• Speicherung einer geschützten persistenten Konfiguration
• Test von Reset, falschen Attributen, manipulierten Daten und parallelen Zugriffen
• Kapselung der Funktionen in eine wiederverwendbare Security-Service-Schicht

Technische Arbeitsmittel

• Unterstützte NXP-Zielplattform mit HSM-API
• Plattformspezifisches SDK, Toolchain und Debugger
• Serielle Konsole und automatisierbares Testgerüst
• Vorbereitete Schlüssel-, Daten- und Negativtestvektoren