Secure Boot etabliert eine Vertrauenskette vom Einschalten der MCU an. Die MCU-Sperre (Lockbit) ist das erste Glied dieser Kette. Sie überprüft die Authentizität und Integrität des Erstbootloaders. Wenn die Prüfung fehlschlägt, stoppt die MCU. Dies verhindert die Ausführung bösartiger Firmware. Ein Angreifer, der versucht, den Flash- und EEPROM-Speicher auszulesen, scheitert, da der Bootloader selbst gesperrt ist. Das Auslesen eines EEPROM-Prozessors ist nur nach Authentifizierung möglich. Secure Boot verwendet kryptografische Signaturen. Die MCU besitzt einen öffentlichen Schlüssel im OTP. Die Bootloader-Signatur wird gegen diesen Schlüssel geprüft. Bei Übereinstimmung wird die Ausführung fortgesetzt. Die MCU-Sperre stellt sicher, dass der OTP-Schlüssel nicht geändert werden kann – er ist physikalisch unveränderlich. Dekapselung und Code-Wiederherstellung könnten die OTP-Bits sichtbar machen, aber sie können sie nicht ändern. Der Angreifer könnte versuchen, den Inhalt des Kryptospeichers zu kopieren, aber OTP ist nicht kopierbar. Reverse Engineering kann den öffentlichen Schlüssel auslesen, aber das ist harmlos. Der private Schlüssel wird vom Hersteller gehalten. Firmware-Extraktion ist nur nach erfolgreichem Secure Boot erlaubt. Wenn der Angreifer jedoch Secure Boot durch Glitching der Signaturprüfung umgehen kann, kann er beliebigen Code laden, der dann den Flash ausliest. Daher muss Secure Boot gegen Fehlerinjektion resistent sein. Viele MCUs implementieren redundante Signaturprüfungen und verzögerte Ausführung, um Glitch-Erkennung zu ermöglichen. Die MCU-Sperre wird durch hardwarebasierte Hash-Engines verstärkt, die die Signatur schnell und deterministisch berechnen. Timing-Angriffe auf die Signaturverifikation sind möglich, aber der Schlüssel ist öffentlich, daher hilft Timing nicht. Die Sicherheit beruht auf dem unbekannten privaten Schlüssel – der Angreifer kann keine Signaturen fälschen und den Bootloader nicht ersetzen. Er kann nur versuchen, die Verifikation zu stören. Fehlerinjektion ist die Hauptbedrohung. Zur Abschwächung prüfen einige MCUs die Signatur zweimal und überwachen während der Verifikation die Versorgungsspannung und den Takt – bei Anomalien wird zurückgesetzt. Das Löschen verhindert jeden Versuch, Flash und EEPROM auszulesen. Das Auslesen eines EEPROM-Prozessors ist ebenfalls geschützt, da der EEPROM nur nach Secure Boot zugänglich ist. In manchen Designs enthält der EEPROM unkritische Kalibrierungsdaten, aber die Haupt-Firmware liegt im Flash. Secure Boot stellt sicher, dass nur signierte Firmware läuft. Dies verhindert Ransomware wie LockBit, die bösartigen Code injizieren könnte. LockBit zielt normalerweise auf Windows ab, aber es gibt eingebettete LockBit-Varianten. Secure Boot stoppt das. Der Angreifer könnte jedoch Schwachstellen im Bootloader selbst ausnutzen – dieser ist klein und könnte Pufferüberläufe aufweisen. Wenn der Angreifer eine solche ausnutzen kann, erlangt er Kontrolle vor der Signaturprüfung und kann die Sperre deaktivieren. Dies ist ein Software-Angriff. Die MCU-Sperre muss auch den Bootloader vor Überschreiben schützen. Viele MCUs haben einen geschützten Boot-Bereich, der durch eine Hardware-Sperre schreibgeschützt ist. Die MCU-Sperre steuert diesen Schutz. Der Angreifer könnte versuchen, die Schreibschutz-Sicherung zu glitchen – wenn erfolgreich, kann er den Bootloader durch einen bösartigen ersetzen, der dann den Flash ausliest. Dekapselung und Code-Wiederherstellung sind dann nicht nötig. Daher muss die MCU-Sperre mehrere Sicherungen umfassen – einige steuern den Bootloader-Schreibschutz, andere den Debug-Zugriff – sie sind getrennt. Der Angreifer muss alle überwinden, was die Schwierigkeit erhöht. Secure Boot unterstützt auch Remote-Attestierung – die MCU kann ihren Boot-Zustand an einen entfernten Server melden. Bei Fehlschlag kann der Server Berechtigungen entziehen. Das ist nützlich gegen Firmware-Extraktion, da die extrahierte Firmware nicht attestiert werden kann – der Angreifer kann die Attestierung ohne den privaten Schlüssel nicht fälschen. Dieser Schlüssel befindet sich in der MCU. Das Auslesen eines EEPROM-Prozessors kann ihn nicht abrufen. Flash- und EEPROM-Dump zeigen ihn nicht, da er in geschütztem Speicher liegt. Dekapselung und Code-Wiederherstellung könnten ihn finden, aber dann ist der Chip zerstört. Das Kopieren des Kryptospeicherinhalts ist unmöglich, wenn er in einer Secure Enclave gespeichert ist. Reverse Engineering von Secure Enclaves ist extrem schwierig. Firmware-Extraktion aus Enclaves ist ebenfalls unmöglich, da die Enclave eine eigene Sperre hat. Secure Boot in Kombination mit einer hardwarebasierten Vertrauenswurzel schafft eine gewaltige Barriere. Die MCU-Sperre ist nicht nur ein einzelnes Bit, sondern ein System von Prüfungen. Zusammenfassend stärkt Secure Boot die MCU-Sperre, indem es sicherstellt, dass nur authentifizierter Code ausgeführt wird. Es widersteht Versuchen, Flash und EEPROM auszulesen, EEPROM-Prozessoren auszulesen, zu dekapsulieren, zu kopieren, zu reversen und Firmware zu extrahieren – vorausgesetzt, die Hardware- und Fehlerschutzmaßnahmen sind ausreichend.