Wer kann einen Secure Element hacken – und warum betrifft es dich

Wenn du die bisherigen Artikel dieser Serie gelesen hast, bist du auf einige beunruhigende Forschungsergebnisse gestoßen. Laser Fault Injection. Elektromagnetische Side-Channel-Angriffe. Chips, die nach höchsten kommerziellen Sicherheitsstandards zertifiziert sind, wurden von akademischen Forschern geknackt.

It's a lot to take in. If you're now quietly wondering whether your hardware wallet might be less secure than you previously believed, that's a totally reasonable thought. But this article asks and answers a simple question: who, realistically, has the means and the motivation to execute a direct attack on a secure element? 

Die Möglichkeit eines Angriffs ist nicht dasselbe wie das Risiko eines Angriffs. Ein Einbrecher könnte theoretisch deine Haustür mit einem Winkelschleifer aufschneiden. Das heißt aber nicht, dass du dir jedes Mal Sorgen machen musst, wenn du das Haus verlässt.

Was es braucht, um einen Secure Element zu knacken

Die fortschrittlichsten direkten Angriffe auf Secure Elements, die in der öffentlichen Forschung dokumentiert sind – Laser Fault Injection und elektromagnetische Side-Channel-Analyse – haben eine Reihe von Voraussetzungen, die selten gemeinsam aufgeführt werden. Siehst du sie nebeneinander, ergibt sich ein ganz anderes Bild.

Ein voll ausgestattetes Labor

Laser Fault Injection erfordert eine spezielle Station: eine präzise Laserquelle, ein Mikroskop mit Mikrometer-Positionierung, eine motorisierte 3-Achsen-Bühne, ein Oszilloskop und passende Steuerelektronik. Solche Setups kosten zwischen 100.000 und 250.000 US-Dollar. Diese Geräte stehen in einem spezialisierten Labor. Sie sind nicht mobil und können nicht zu dir nach Hause gebracht werden. 

Jahrelange Erfahrung

Bevor der Laser überhaupt zum Einsatz kommt, muss die Kunststoffhülle des Chips mit konzentrierter Säure oder Präzisionsfräsen entfernt werden. Anschließend wird der Chip auf einer speziellen Angriffsplatine unter das Mikroskop montiert. Allein dieser Schritt dauert Stunden und erfordert Erfahrung im Umgang mit Halbleitern.

Elektromagnetische Side-Channel-Angriffe sind etwas weniger invasiv: Das Gerät bleibt intakt, benötigt aber dennoch eine Nahfeld-EM-Sonde, die exakt auf der Chipoberfläche positioniert wird, ein schnelles Oszilloskop und Tausende aufgezeichneter Signiervorgänge für die Offline-Analyse. Auch dieser gesamte Prozess erfordert stundenlangen physischen Zugriff und erhebliche Rechenarbeit im Nachgang.

Keiner dieser Angriffe passiert zufällig. Es handelt sich immer um geplante, aufwendig vorbereitete Laboroperationen, die sich über mehrere Tage ziehen.
 

Monate Vorbereitung je Chip-Familie

Jeder dokumentierte Angriff in der Forschungsliteratur erforderte monatelange Entwicklungsarbeit, die speziell auf den Zielchip zugeschnitten war. Ein Angriff, der für einen Chip entwickelt wurde, lässt sich nicht einfach auf einen anderen übertragen. 

Um gezielt deine Hardware-Wallet anzugreifen, braucht ein Angreifer also nicht nur die Ausrüstung. Er muss die chip-spezifische Forschung bereits geleistet haben oder bereit sein, jetzt Monate dafür zu investieren.

Physischer Besitz

Jeder direkte physische Angriff auf einen Secure Element erfordert, dass der Angreifer das Gerät in die Hände bekommt. Im Fall von Laser Fault Injection wird das Gerät dabei dauerhaft verändert: Die Chipverpackung ist entfernt. 

Es gibt kein Szenario, in dem jemand deine Hardware-Wallet für einen Nachmittag ausleiht, einen Laser-Fault-Injection-Angriff darauf durchführt und sie dir zurückgibt, ohne dass du etwas bemerkst. Ist deine Hardware-Wallet in deinem Besitz, wird sie nicht gerade mit einem Laser angegriffen. Solche Angriffe passieren nicht aus der Ferne, nicht schnell und nicht unbemerkt.

Wer kann einen SE hacken?

Wer hat die Ausrüstung, das Know-how und die Motivation – und würde dich überhaupt ins Visier nehmen?

1. Staatliche Geheimdienste

Nationale Geheimdienste verfügen über die Laborinfrastruktur, Budgets und Expertise, um ausgefeilte Hardware-Angriffe durchzuführen – einschließlich direkter Secure-Element-Analyse. Solche Behörden haben dokumentierte Programme zum Abfangen von Hardware, zum Einbau von Backdoors und zur physischen Analyse kryptographischer Geräte.

Doch Geheimdienste haben gezielte Ziele. Sie durchsuchen nicht wahllos alle Hardware-Wallets. Sie ermitteln gegen bestimmte Personen. Und wenn du tatsächlich Gegenstand einer solchen Ermittlung bist, dann gilt: the government has tools far more efficient than laser fault injection at its disposal: legal compulsion to produce keys, seizure of assets through judicial process, and, in some jurisdictions, wrench attacks.

2. Spezialisierte akademische und kommerzielle Sicherheitslabore

Die Forschungslabore, die die in dieser Serie beschriebenen Angriffe veröffentlicht haben – NinjaLab, Ledger Donjon, Fraunhofer AISEC und Universitäts-Teams – verfügen über die nötigen Fähigkeiten. Ihre Motivation ist es, das Wissen über Hardwaresicherheit voranzubringen, Schwachstellen verantwortungsvoll an Hersteller zu melden und Anerkennung in der Fachcommunity zu gewinnen.

Diese Teams sind nicht finanziell daran interessiert, deine Krypto zu stehlen. Sie sind professionell motiviert, Schwachstellen zu finden und zu melden, damit Hersteller sie beheben können.
 

3. Gut ausgestattete kriminelle Organisationen

Eine ernsthafte kriminelle Organisation mit Zugang zu Halbleiter-Analysetechnik könnte solche Angriffe im Prinzip aus finanziellen Gründen durchführen. Dafür müssten sie aber vorher wissen, dass eine bestimmte Person genug Krypto besitzt, um den Aufwand zu rechtfertigen.

Außerdem bräuchten sie physischen Zugriff auf genau dieses Gerät über längere Zeit. Und sie müssten den chip-spezifischen Angriff für das Secure Element dieses Geräts bereits entwickelt haben.

Für jemanden mit sehr großem Krypto-Vermögen, schwacher physischer Sicherheit und öffentlich bekannten Beständen ist dieses Szenario nicht unmöglich. Für alle anderen lohnt sich der Aufwand schlichtweg nicht.

Fazit

Denk einen Moment über physische Sicherheit nach: Deine Haustür hat ein Schloss, das ein geübter Schlosser, ein „Bump Key“ oder ein Bohrer knacken kann. Das bedeutet aber nicht, dass dein Zuhause unsicher ist. Das Schloss soll Gelegenheits-Einbrecher abhalten – und das tut es sehr gut.
 

Ein Profi mit Spezialwerkzeug und gezielter Motivation ist eine andere Bedrohung – gegen die kein normales Hausschloss schützt und mit der die allermeisten Menschen nie konfrontiert werden.
 

Ein Secure Element funktioniert genauso: Es schützt vor den realistischen Bedrohungen, mit denen echte Nutzer konfrontiert sind – Remote-Hackern, die den Chip nicht anfassen können, Malware auf verbundenen Computern und Gelegenheitsdieben, die ein verlorenes Gerät finden. Gegen all das ist ein zertifizierter Secure Element äußerst effektiv.

Gegen einen staatlichen Geheimdienst mit Gerichtsbeschluss und Halbleiterlabor ist er nicht ausgelegt – und beansprucht das auch nicht. 

Wenn ein Staat dich gezielt als Hochrisiko-Ziel auswählt, helfen ohnehin nur sehr wenige technische Maßnahmen.