OpenTitan: Pionier für transparente, Open-Source Silizium Roots of Trust für sicherere Systeme

Mit wachsender Gerätekonnektivität steigt das Risiko von Cyber-Angriffen. Im Kern sicherer Hardware liegt der Root of Trust (RoT). Obwohl viele Hersteller RoT in Silizium einbetten, fehlt proprietären Designs oft Transparenz, was Designer zwingt, blinden Glauben in unsichtbare Komponenten zu setzen.

Hier kommt OpenTitan – eine Koalition, die vertrauenswürdige Sicherheit direkt auf Silizium-Ebene durch beispiellose Offenheit und Zugänglichkeit verfügbar machen will.

Die Initiative vereint Leader wie ETH Zürich, G+D Mobile Security, Google, Nuvoton Technology und Western Digital und wird von der unabhängigen, gemeinnützigen lowRISC CIC (Cambridge, UK) gesteuert. Durch Nutzung einer Evolution von Googles Titan Chip und ETHs RISC-V Kern zielt das Projekt darauf ab, einen offeneren, transparenteren und qualitativ hochwertigeren RoT zu liefern, der Vertrauen in kritische Systeme untermauert.

OpenTitan verspricht einen radikalen Grad an Transparenz – alles, bis zur Foundry Boundary, ist offen. Ingenieure von Partnerfirmen gestalten offen das logische Design eines Silizium RoT, einschließlich lowRISC Ibex RISC-V Prozessor, kryptografischer Co-Prozessoren, Hardware Random-Number Generator, anspruchsvoller Key Hierarchie, volatilen und nicht-flüchtigen Memory Interfaces, Defense Mechanismen, I/O Peripherals und Secure-Boot Logic. Das Ergebnis wird ein hochqualitatives RoT Design und Integrationsrichtlinien sein, geeignet für Data-Center Server, Storage Arrays, Peripherals und mehr.

Open-Sourcing des Silizium-Designs erhöht Transparenz, Vertrauen und letztlich Sicherheit. Ein Silizium RoT garantiert, dass der Hardware-Stack und seine Software in einem verifizierten, vertrauenswürdigen Zustand bleiben, indem Boot-Firmware authentifiziert wird, Low-Level Malware verhindert wird und eine kryptografisch einzigartige Maschinenidentität bereitgestellt wird. Es schützt auch Verschlüsselungsschlüssel vor Manipulation – sogar während Versand – und liefert manipulationssichere Audit-Trails und Runtime Security Services.

„System Integrität muss in Silizium verankert sein“, erklärte Dominic Rizzo, Google Cloud's OpenTitan Lead, beim Projekt-Launch. „Wir bauten unseren eigenen proprietären Titan RoT für Googles Rechenzentren und lernten, dass transparente Integration und Instruktionsintegrität essenziell sind. OpenTitan macht dasselbe Level an Vertrauen offen verfügbar und flexibel, eliminiert den Bedarf für blinden Glauben.“

Warum Open Source?

OpenTitan Gründungspartner (Bild: OpenTitan)

In den meisten Designs sitzt der RoT physisch zwischen dem Boot-Prozessor und dem nicht-flüchtigen ROM oder Flash, der die initiale Firmware hält. Der RoT validiert Firmware-Integrität bevor der Prozessor booten kann, und kann einen Recovery-Pfad bieten, wenn latente Firmware-Bugs auftauchen. Das RoT Modul ist typischerweise ein separater Chip oder ein IP Block eingebettet in ein SoC.

Silizium RoTs finden Anwendung in Server Motherboards, Netzwerkkarten, Client Devices wie Laptops und Phones, Consumer Routern und IoT Devices. Google vertraute auf seinen custom Titan RoT, um zu garantieren, dass Data-Center Maschinen nur von verifiziertem Code booten.

Google betonte die Notwendigkeit, „Vertrauen in Silizium zu verankern“ und erklärte: „Zusammen mit unseren Partnern wollen wir die Vorteile zuverlässiger RoT Chips branchenweit teilen, indem wir sie Open Source machen.“

Richard New, Western Digitals VP Research and Development, merkte an, dass alle RoT Chips im Umlauf heute proprietär sind. „Weil Implementierungen opak sind, können Endnutzer die Qualität der RoT Architektur, Firmware oder Hardware Design nicht unabhängig verifizieren“, sagte er. „Nutzer müssen vertrauen, dass der Designer es korrekt und fehlerfrei implementiert hat.“

OpenTitan argumentiert, dass ein Open-Source Silizium RoT die gleichen Vertrauensbildungs-Vorteile wie Open-Source Software bietet: transparentes Design, frühe Problem-Erkennung, reduzierter blinder Glaube. Community Beiträge treiben Innovation, während ein gemeinsames Referenzdesign Implementierungswahl bietet und Interface-Konsistenz bewahrt.

OpenTitan erwartet einen radikalen Transparenzgrad, dervirtuell alles öffnet, bis zur „Foundry Boundary“. (Bild: OpenTitan)

OpenTitan's Strategie ruht auf drei Säulen: Transparenz, Qualität und Flexibilität. Jeder kann Design und Dokumentation inspizieren, evaluieren und beitragen, was ein transparentes, vertrauenswürdiges Silizium RoT sichert. Die Gruppe liefert ein hochqualitatives, logisch sicheres Design, komplett mit Referenz-Firmware, Verifikations-Collateral und umfassender Dokumentation. Flexibilität erlaubt Adoptern, Kosten zu senken und breitere Märkte zu erreichen, indem ein vendor-agnostischer RoT in Server, Storage, Peripherals und andere Devices integriert wird.

Auf der Pressekonferenz sagte Gavin Ferris, lowRISC Co-Founder und Board Member: „Wir sindroughly 40-50 % komplett am Referenzdesign.“

New fügte hinzu: „OpenTitan wird eine große Rolle in unserer Strategie spielen. Western Digital hat lange Open Source gefördert – denken Sie an Linux und RISC-V – und glaubt, dass die sichersten Lösungen aus offenen, inspizierbaren Implementierungen gekoppelt mit transparenten Policies entstehen. OpenTitan hat das Potenzial, das proprietäre Modell zu disrupten und der Industrie ein hochqualitatives, offenes Referenz RoT zu bieten.“

Industrie Reaktion

John Moor, Managing Director der IoT Security Foundation, sagte EE Times Europe, dass ein RoT essenziell für IoT Sicherheit ist. „Kosten sind eine große Barriere, also würde ein Open-Source RoT helfen“, fügte er hinzu, dass Scrutiny und Googles Backing Glaubwürdigkeit verleihen.

Andy Hopper, lowRISC Chairman und ehemaliger Founder der Firma, die zu Arm wurde, bemerkte: „Der Silizium Root of Trust ist zu kritisch, um proprietär zu sein. OpenTitan exemplifiziert, wie Open-Source Entwicklung Innovation anspornt und wahrhaft vertrauenswürdiges Silizium liefert. In einer Post-Moore's-Law Welt sind Kollaboration und Transparenz der Weg nach vorne.“

Haydn Povey, CEO von Secure Thingz und ehemaliger Security Lead bei Arm, betonte die Notwendigkeit, Bewusstsein für RoTs zu schärfen – ob offen oder proprietär. „Security wird nie perfekt sein, aber offene Diskussion verhindert Lücken. Wenn richtig gemacht, kann Open Source sogar sicherer sein“, sagte er.

Povey hob hervor, dass Security die nächste Computing Frontier ist – von Edge bis Enterprise – und dass OpenTitan einen signifikanten Schritt Richtung Open-Source System Security darstellt.