Embedded Systems sind überall – von der Kaffeemaschine bis zur industriellen Steuerung. Doch oft sind sie schlecht abgesichert, und genau das macht sie zum perfekten Ziel für Angreifer. In diesem Artikel erfährst du, warum Embedded Security, Spezialgebiet der Cybersicherheit, so wichtig ist, welche Angriffe drohen und vor allem, wie du deine Systeme praktisch absichern kannst.
Warum ist Sicherheit in Embedded Systems so kritisch?
Ein Embedded System ist oft kein vollwertiger Computer, sondern eine spezialisierte Einheit mit begrenzten Ressourcen. Genau das macht sie aber so verwundbar:
Lange Lebenszyklen – Viele Embedded-Systeme sind zehn oder mehr Jahre im Einsatz. Sicherheitsupdates? Oft Fehlanzeige.
Physischer Zugriff – Embedded-Geräte stehen oft in unsicheren Umgebungen. Angreifer können sie direkt manipulieren.
Geringe Rechenleistung – Viele Systeme haben keine CPU-Power für aufwendige Kryptographie.
Fehlende Standards – Embedded Security ist komplex und oft gibt es keine klaren Sicherheitsrichtlinien.
Dazu kommt, dass Cyberangriffe auf Embedded Systems oft reale Auswirkungen haben: Manipulierte Medizingeräte, gehackte industrielle Steuerungen oder ausgenutzte IoT-Geräte in Botnetzen sind keine Science-Fiction mehr.
Typische Angriffe auf Embedded Systems
Bevor wir zu den Abwehrmaßnahmen kommen, ein kurzer Blick auf die gängigsten Angriffe:
1. Firmware-Extraktion
Angreifer versuchen, die Firmware eines Geräts auszulesen. Warum? Weil sie damit Schwachstellen analysieren oder sogar ihre eigene bösartige Version einspielen können.
Praktisches Beispiel: Viele Mikrocontroller haben eine Debugging-Schnittstelle (JTAG oder SWD). Wenn diese nicht abgesichert ist, kann jeder mit wenigen Tools (z. B. OpenOCD, J-Link) die Firmware auslesen.
Lösung:
Debug-Schnittstellen deaktivieren oder nur mit Authentifizierung aktivieren
Secure Boot verwenden, um nur signierte Firmware zuzulassen
Firmware-Verschlüsselung einsetzen
2. Side-Channel-Attacken
Hier nutzen Angreifer physische Messwerte, um geheime Daten zu extrahieren. Beispiele sind Spannungs- oder elektromagnetische Messungen, die Rückschlüsse auf kryptographische Schlüssel erlauben.
Praktisches Beispiel: Ein Angreifer misst den Stromverbrauch eines Smartcards-Controllers beim Entschlüsseln einer Nachricht. Anhand der Schwankungen kann er den privaten Schlüssel rekonstruieren.
Lösung:
Konstanten Stromverbrauch durch Hardware-Level-Maskierung
Rauschquellen oder aktive Abschirmung nutzen
Seitenkanal-Resistenz in Kryptographie-Implementierungen beachten
3. Manipulation des Bootprozesses
Falls der Bootprozess nicht gesichert ist, kann ein Angreifer eine eigene, modifizierte Firmware aufspielen.
Lösung:
Secure Boot mit kryptografisch signierter Firmware
Hardware-Schutzmechanismen wie TrustZone (ARM) oder TPM nutzen
4. Angriffe auf die Kommunikation
Viele Embedded-Systeme kommunizieren über UART, SPI, I2C oder CAN-Bus. Diese Protokolle sind oft unverschlüsselt und für Man-in-the-Middle-Angriffe anfällig.
Lösung:
Verschlüsselung mit TLS oder DTLS (wenn möglich)
Authentifizierung der Kommunikationspartner
Physische Absicherung der Busleitungen
5. Code Injection & Buffer Overflows
Wie bei regulären Computersystemen sind Speicherüberläufe auch bei Embedded Systems ein großes Problem. Ein Angreifer kann so beliebigen Code ausführen und die Kontrolle übernehmen.
Lösung:
Sichere Programmiersprachen (Rust, Ada) statt C/C++
- Sichere Coding Guideline
Stack Canaries und ASLR (wenn vom System unterstützt)
Fuzzing-Tests während der Entwicklung
Praktische Sicherheitsstrategien für Embedded Systems
Jetzt wird’s konkret. Hier sind bewährte Methoden, um deine Embedded-Systeme sicherer zu machen:
1. Harter Schutz der Firmware
Setze auf Secure Boot, um sicherzustellen, dass nur signierte Software ausgeführt wird. Viele moderne Mikrocontroller unterstützen dies, aber es muss richtig konfiguriert sein.
2. Sichere Updates & Patch-Management
Falls dein System Updates erhalten kann, dann nur über signierte und verschlüsselte Firmware-Updates.
3. Minimale Angriffsfläche
Jede offene Debug-Schnittstelle, jedes aktivierte Feature ist eine potenzielle Schwachstelle. Schalte alles ab, was nicht unbedingt gebraucht wird!
4. Hardware Security Module (HSM) oder TPM nutzen
Falls dein Embedded-System kryptographische Operationen ausführt, verwende ein HSM oder ein Trusted Platform Module (TPM). Das schützt private Schlüssel gegen physische Angriffe.
5. Speicher und Peripherie absichern
Falls möglich, nutze Memory Protection Units (MPUs) oder TrustZone, um kritische Speicherbereiche zu schützen. So können Fehler in einer Applikation nicht das gesamte System kompromittieren.
6. Sichere Kommunikation erzwingen
Falls dein Embedded-System drahtlos oder über Netzwerk kommuniziert, nutze möglichst starke Verschlüsselung und sichere Protokolle:
TLS/DTLS statt unverschlüsseltem TCP/UDP
WPA3 statt offener WLAN-Netzwerke
Sichere Schlüsselverwaltung
7. Physische Sicherheit nicht vergessen
Verschlüsse für Gehäuse, um Manipulation zu verhindern
Sensoren für Sabotageversuche
Epoxidharz oder spezielle Schutzschichten auf Chips, um Angriffe zu erschweren
Fazit
Security ist keine Option, sondern ein Muss – egal, ob du ein kleines IoT-Device entwickelst oder eine industrielle Steuerung absicherst. Wichtige Maßnahmen sind:
Firmware-Schutz (Secure Boot, Debugging sperren)
Sichere Updates (signierte, verschlüsselte Updates)
Minimale Angriffsfläche (unnötige Schnittstellen deaktivieren)
Verschlüsselte Kommunikation (TLS, sichere Schlüsselverwaltung)
Hardware-Schutz (MPUs, TrustZone, TPM)
Setze so viele dieser Maßnahmen um wie möglich – dann schläfst du nachts ruhiger und deine Embedded-Systeme bleiben sicher.
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