Espionagem via hardware pode ser evitada com spintrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/04/2023

A arquitetura de segurança de hardware é baseada em componentes já usados nos discos rígidos de computador.
[Imagem: Rajat Kumar et al. - 10.3390/electronics12040902]

Espionagem embutida no hardware

Atualmente, uma única empresa fornece mais da metade dos chips do mundo - e quase todos os chips mais avançados.

Isso mostra o quão são factíveis cenários em que computadores do mundo todo possam ser espionados ou controlados remotamente - sobretudo se um governo decidir que os outros representem uma ameaça à sua sobrevivência e decidir fazer seu próprio "terrorismo de estado".

Mas pode haver uma saída para fugir dessa ameaça, afirmam Rajat Kumar e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah, na Arábia Saudita.

Para eles, a chave para melhorar a cibersegurança global está na spintrônica, uma arquitetura de computação que usa o magnetismo dos elétrons (spin), e não sua carga elétrica.

Kumar demonstrou como portas lógicas multifuncionais, construídas segundo a arquitetura spintrônica, podem oferecer uma gama de vantagens em termos de segurança de hardware, incluindo melhor controle sobre os próprios aparelhos, proteção contra adulteração, marca d'água e impressão digital e camuflagem de layout.

"Mesmo que uma fundição de semicondutores seja altamente confiável, uma entidade não confiável na cadeia de suprimentos pode adulterar os chips", disse o professor Yehia Massoud. "Se fossem chips para a força de defesa de um país, uma violação poderia afetar a segurança de todo o país."

As portas lógicas são polimórficas, o que significa que elas podem ser reconfiguradas depois que o computador está pronto.
[Imagem: Rajat Kumar et al. - 10.3390/electronics12040902]

Portas polimórficas

A camada adicional de segurança em hardware proposta pela equipe envolve o uso de portas lógicas feitas de uma camada de óxido ensanduichada entre duas camadas ferromagnéticas.

Essas estruturas, conhecidas como junções de túnel magnético (MTJ: magnetic tunnel junctions), são facilmente comutáveis, invertendo a orientação relativa dos momentos magnéticos (spins) das camadas ferromagnéticas - elas funcionam como transistores magnéticos. Este controle baseado em spin torna as MTJs exemplos de componentes spintrônicos.

O truque está em usar as MTJs para criar portas polimórficas, que serão reconfiguráveis em tempo de execução: O usuário poderá verificar as configurações e reconfigurar as portas, se necessário, eventualmente substituindo quaisquer configurações mal-intencionadas.

Em seu trabalho, a equipe demonstrou como usar as MTJs de uma forma que evita a adulteração e a pirataria da propriedade intelectual, o que é possível devido à sua simetria tanto no nível de circuito quanto no nível de layout, obscurecendo seu layout e dificultando a engenharia reversa.

E não se trata de uma tecnologia futurística ou de nível laboratorial: as MTJs já são usadas nos discos rígidos, por exemplo. E a arquitetura proposta traz outro ganho adicional, abrindo a possibilidade de combinar memória e processamento no mesmo dispositivo, o que pode reduzir drasticamente o consumo de energia e aumentar a velocidade de processamento.

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