FPGA爆出严重漏洞，唯一解决方法是更换芯片

现场可编程门阵列，简称FPGA，是一种灵活可编程的计算机芯片，在计算终端中广泛应用，被认为是非常安全的组件。

Starbleed漏洞

在一项联合研究项目中，科学家发现FPGA芯片中隐藏着一个严重漏洞——Starbleed。

攻击者可以通过该漏洞完全控制芯片及其功能。由于漏洞已集成到硬件中，因此只能通过更换芯片来消除安全风险。FPGA的制造商已经被研究人员告知，并且已经做出了反应。

解密比特流

从云数据中心和移动电话基站到加密的USB存储器和工业控制系统，FPGA芯片可用于许多安全关键型应用中。与具有固定功能的常规硬件芯片相比，它们的决定性优势在于其可重新编程性。

这种重新编程的可能性是可能的，因为FPGA的基本组件及其互连可以自由编程。相反，传统的计算机芯片是硬连线的，因此专用于单一目的。FPGA的关键是比特流，该文件用于对FPGA进行编程。

为了充分保护它免受攻击，厂商通过加密方法保护比特流。但是来自HorstGörtz研究所的Amir Moradi博士和Maik Ender博士与德国Bochum的Max Planck研究所的Christof Paar教授合作，成功解密了该受保护的比特流，获得了访问文件内容并对其进行修改的能力。

市场领导者受到影响

作为研究的一部分，科学家们分析了Xilinx的FPGA，Xilinx是现场可编程门阵列的两个市场领导者之一。Starbleed漏洞通过四个FPGA系列Spartan，Artix，Kintex和Virtex以及以前的版本Virtex-6（影响当今的Xilinx FPGA的很大一部分）影响Xilinx的7系列FPGA。

“我们向Xilinx通报了此漏洞，随后在漏洞披露过程中密切合作。此外，在制造商的最新系列中极不可能出现此漏洞。” Amir Moradi报告。

芯片的优势变成劣势

为了克服加密技术，研究团队利用了FPGA的核心特性：重新编程的可能性。这是通过FPGA本身的更新和后备功能完成的，该功能将自身暴露为弱点和网关。

科学家能够在配置过程中操纵加密的位流，以将其解密内容重定向到WBSTAR配置寄存器，该寄存器可在复位后读出。

因此，如科学家在研究工作中所示，对芯片进行单独重新编程的优势变成了劣势-带来了严重的后果：“如果攻击者获得了对比特流的访问权限，他还将获得对FPGA的完全控制。比特流中包含的知识产权可能被盗。

“还可以通过操纵比特流将硬件特洛伊木马插入FPGA。由于安全漏洞位于硬件本身中，因此只能通过更换芯片来弥补。” Christof Paar补充说：“尽管需要详细知识，但最终可以远程进行攻击，攻击者无需物理访问FPGA。”