2011年，德國(guó)魯爾大學(xué)的兩位博士花了3000美元和7個(gè)小時(shí)成功破解了Mifare DESFire MF3ICD40使用的安全算法，但這個(gè)破解在現(xiàn)實(shí)生活卻沒(méi)有任何價(jià)值，因?yàn)橐活wRFID芯片的價(jià)值只有幾分錢(qián)，沒(méi)人傻到去花大錢(qián)去破解一個(gè)幾乎免費(fèi)的芯片。2019年，也是在魯爾大學(xué)，霍斯特·戈茨IT安全研究所兩位博士Amir Moradi和Maik Ender博士與來(lái)自Bochum Max Planck研究所的Christof Paar博士在一項(xiàng)聯(lián)合研究項(xiàng)目中驚喜地發(fā)現(xiàn)FPGA中隱藏了一個(gè)安全漏洞（請(qǐng)注意 ，兩位博士用了vulnerability這個(gè)詞而不是Loophole，其實(shí)是說(shuō)這是一個(gè)脆弱性，隱憂(yōu)，隱患，而不完全是個(gè)漏洞，很多媒體翻譯成漏洞，姑且就這樣說(shuō)吧）。他們稱(chēng)這個(gè)漏洞為“ StarBleed”。他們發(fā)現(xiàn)，攻擊者可以利用此漏洞通同時(shí)攻破FPGA配置文件的加密（confidentiality）和鑒權(quán)（authenticity），并由此可以隨意修改FPGA中實(shí)現(xiàn)的邏輯功能。他們稱(chēng)這個(gè)漏洞并不能通過(guò)軟件補(bǔ)丁的方式修復(fù)，一旦某個(gè)芯片被攻破，就只能通過(guò)更換芯片的方式修復(fù)。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓很多自媒體首先高潮了，以為在CPU領(lǐng)域的安全漏洞已經(jīng)在FPGA領(lǐng)域重現(xiàn)。

但其實(shí)仔細(xì)看看這個(gè)所謂的“破解”，其所稱(chēng)的影響遠(yuǎn)沒(méi)有那么大。

首先，這次研究的是賽靈思的芯片，如果研究的是其他公司的芯片，是不是也有這個(gè)問(wèn)題？肯定會(huì)有！因?yàn)槠平馊藛T用的方法就是破解FPGA的比特流文件和或獲取鑒權(quán)密鑰這是所有FPGA都用的方法！

FPGA和CPU、ASIC等相比有很大不同，F(xiàn)PGA只相當(dāng)于一塊芯片半成品，它內(nèi)部只有大量的可編程邏輯資源和一個(gè)固化的硬核IP，也不需要運(yùn)行什么操作系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)者想要FPGA完成什么功能就把自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)邏輯導(dǎo)入到FPGA里，比如完成一個(gè)視頻編解碼，或者一個(gè)音頻處理等，要把自己的設(shè)計(jì)導(dǎo)入到FPGA里面，一般采取的方法就是通過(guò)一個(gè)“比特流（bitstream）”文件完成，它包含了FPGA設(shè)計(jì)的全部信息，一般對(duì)比特流文件的保護(hù)方式就是加密和鑒權(quán)。加密指的是使用特定算法對(duì)比特流文件進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換成密文，使得其中的內(nèi)容對(duì)外不可見(jiàn)。鑒權(quán)指的是對(duì)加密后的比特流文件進(jìn)行身份驗(yàn)證，防止對(duì)其進(jìn)行篡改和刪減。這次研究人員的破解就是在實(shí)驗(yàn)室理想情況下先對(duì)賽靈思的FPGA比特流文件進(jìn)行破解，然后破解鑒權(quán)，獲得FPGA設(shè)計(jì)信息，由于比特流文件大小不同，一次破解的時(shí)間也不同，據(jù)悉，讀出一個(gè)32位字大概需要7.9毫秒，因此破解一個(gè)Kintex FPGA的比特流就大概需要3小時(shí)42分鐘。

其次，請(qǐng)注意我說(shuō)的是實(shí)驗(yàn)室理想情況下，這是被很多人忽視的，什么條件？就是在實(shí)驗(yàn)室在近距離進(jìn)行破解，說(shuō)穿了就好比你家里有個(gè)密碼鎖，有個(gè)賊想去破解，就蹲在你家門(mén)口進(jìn)行不斷的實(shí)驗(yàn)密碼，你覺(jué)得這個(gè)事情現(xiàn)實(shí)中可能發(fā)生嗎？在實(shí)際應(yīng)用中，沒(méi)有客戶(hù)會(huì)對(duì)外開(kāi)放一個(gè)任人隨意進(jìn)入的接口的。如果不是自己不加解密，不對(duì)外開(kāi)放接口，就必須是在像實(shí)驗(yàn)室這種物理上可以接近客戶(hù)系統(tǒng)的情況下才可以實(shí)現(xiàn)。而如果客戶(hù)可以以近距離接近系統(tǒng)，那安全就不只是芯片了，對(duì)吧。所以一名賽靈思發(fā)言人對(duì)外媒表示，“要執(zhí)行所謂的Starbleed攻擊，唯一被證明有效的方式是在物理位置上接近系統(tǒng)。當(dāng)攻擊者在物理位置上接近系統(tǒng)時(shí)，存在許多其他的威脅需要擔(dān)心，認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)也很重要。我們建議所有的客戶(hù)采用篡改保護(hù)機(jī)制設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以使物理位置上接近訪(fǎng)問(wèn)難以達(dá)成。

第三，這次破解的是賽靈思20nm的產(chǎn)品，主要是Spartan，Artix，Kintex和Virtex早期版本等，它們基本也都是10年前的產(chǎn)品，兩位博士也表示后續(xù)的賽靈思產(chǎn)品不存在這個(gè)問(wèn)題。另外，也有媒體說(shuō)這次破解說(shuō)明FPGA的可編程性變得不可靠了，這充分暴露了一些媒體小編的無(wú)知，簡(jiǎn)直堪比”吃飯會(huì)噎死人所以我們以后別吃飯了“這樣的論調(diào)。FPGA的可編程性是這個(gè)產(chǎn)品的的最大優(yōu)勢(shì)，可編程性是沒(méi)有可靠不可靠之說(shuō)的，可編程性只是FPGA的一個(gè)芯片特性。如果說(shuō)可編程性不可靠就等于說(shuō)吃飯不可靠一樣可笑。綜合而言，這個(gè)漏洞的影響遠(yuǎn)沒(méi)有媒體傳言的那么大，我記得一位俄羅斯大神說(shuō)過(guò)“世界上沒(méi)有破解不了的東西”，是的，任何加密設(shè)計(jì)的產(chǎn)品背后都是一連串的數(shù)字代碼，只要有足夠的錢(qián)足夠的時(shí)間都可以進(jìn)行破解出來(lái)，關(guān)鍵是這樣的破解成本和時(shí)間價(jià)值，其實(shí)這就是一個(gè)投入和產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)學(xué)問(wèn)題。安全很重要，但是安全就是一種設(shè)計(jì)和成本的妥協(xié)?，F(xiàn)在，疫情形勢(shì)很?chē)?yán)峻，我們沒(méi)必要在這里杞人憂(yōu)天，整天擔(dān)心自己的FPGA設(shè)計(jì)被破解，還是盡快開(kāi)發(fā)新設(shè)計(jì)吧。其實(shí)，每天我們用的widows系統(tǒng)都在被黑客破解和攻擊，我們不是還在用它嗎？