Seminar CHIPSEC – Intensivseminar Runtime, Hardwarezugriffe und Forensik

Das fünftägige Intensivseminar bündelt chipsec_util, Embedded Controller und Busschnittstellen, Memory Map und Registeranalyse, IOMMU und DMA-Schutz, SMM und SMI-Handler, Firmware-Forensik sowie VMM- und Virtualisierungsprüfungen. Es fasst die entsprechenden Einzelseminare zu einem vollständigen technischen Analysepfad zusammen.

Inhaltsübersicht

• Lernziele und fachliche Einordnung
• Schrittweise Seminarinhalte
• Praxisübungen und Laborszenarien
• Zielgruppe und Voraussetzungen
• Didaktik und Arbeitsweise

Lernziele

• Low-Level-Zugriffe sicher planen, begrenzen und reproduzierbar dokumentieren.
• Speicher-, Register-, Bus- und Geräteinformationen technisch korrekt erfassen.
• IOMMU-, DMA-, SMM- und SMRAM-Schutzmechanismen umfassend bewerten.
• Firmwareabbilder und Laufzeitartefakte forensisch vergleichen und priorisieren.
• Virtualisierungs- und Hypervisor-Schnittstellen in isolierten Laboren prüfen.

Schrittweise Seminarinhalte

1. Sichere Low-Level-Arbeitsweise

Schwerpunkt: Freigabe, read-only Priorität, Recovery, Abbruchkriterien, Logging, Hexadezimalnotation, Plattformgrenzen und Evidenz.

1. Zielzustand, Verantwortlichkeiten, Aussagegrenzen und Kontrollkriterien für „Sichere Low-Level-Arbeitsweise“ festlegen.
2. Benötigte Evidenz und Entscheidungsdaten anhand von Freigabe, read-only Priorität, Recovery, Abbruchkriterien, Logging, Hexadezimalnotation, Plattformgrenzen und Evidenz in einer prüfbaren Struktur erfassen.
3. Technische Ergebnisse nach Ursache, Auswirkung, Reichweite und Verlässlichkeit bewerten.
4. Maßnahmen, Ausnahmen, Freigaben und Retestkriterien mit Positiv- und Negativfällen operationalisieren.
5. Als Arbeitsergebnis ein verbindliches Low-Level-Prüfmodell dokumentieren, fachlich abnehmen und in den Regelprozess überführen.

2. chipsec_util und Hardwareabstraktionen

Schwerpunkt: Befehlsstruktur, Hilfe, HAL, PCI, MMIO, MSR, physischer Speicher, I/O, Registerauflösung und Fehlerbehandlung.

1. Prüfziel, Plattformzustand, Schutzbedarf und sichere Grenzen für „chipsec_util und Hardwareabstraktionen“ festlegen.
2. Relevante Artefakte, Register, Tabellen und Abhängigkeiten anhand von Befehlsstruktur, Hilfe, HAL, PCI, MMIO, MSR, physischer Speicher, I/O, Registerauflösung und Fehlerbehandlung erfassen und ordnen.
3. Geeignete CHIPSEC-Module und read-only Utility-Abfragen schrittweise ausführen; Änderungen bleiben freigegebenen Laborfällen vorbehalten.
4. Ausgaben, Werte, Locks und Fehlerverhalten durch Vergleich, Plausibilitätskontrolle sowie Positiv- und Negativfälle validieren.
5. Als Arbeitsergebnis einen strukturierten Utility-Arbeitsablauf erstellen, Befunde priorisieren und konkrete Retestkriterien festlegen.

3. Embedded Controller, CMOS, SMBus und SPD

Schwerpunkt: Adressräume, sichere Lesezugriffe, Inventar, Schutzmechanismen, Plausibilität und herstellerspezifische Grenzen.

1. Prüfziel, Plattformzustand, Schutzbedarf und sichere Grenzen für „Embedded Controller, CMOS, SMBus und SPD“ festlegen.
2. Relevante Artefakte, Register, Tabellen und Abhängigkeiten anhand von Adressräume, sichere Lesezugriffe, Inventar, Schutzmechanismen, Plausibilität und herstellerspezifische Grenzen erfassen und ordnen.
3. Geeignete CHIPSEC-Module und read-only Utility-Abfragen schrittweise ausführen; Änderungen bleiben freigegebenen Laborfällen vorbehalten.
4. Ausgaben, Werte, Locks und Fehlerverhalten durch Vergleich, Plausibilitätskontrolle sowie Positiv- und Negativfälle validieren.
5. Als Arbeitsergebnis eine integrierte Bus- und Controlleranalyse erstellen, Befunde priorisieren und konkrete Retestkriterien festlegen.

4. Memory Map, PCI, MMIO und MSR

Schwerpunkt: Adressbereiche, Reservierungen, MMCONFIG, BARs, Registerfelder, Lock-Zustände, Überlappungen und Abgleich mehrerer Sichtweisen.

1. Prüfziel, Plattformzustand, Schutzbedarf und sichere Grenzen für „Memory Map, PCI, MMIO und MSR“ festlegen.
2. Relevante Artefakte, Register, Tabellen und Abhängigkeiten anhand von Adressbereiche, Reservierungen, MMCONFIG, BARs, Registerfelder, Lock-Zustände, Überlappungen und Abgleich mehrerer Sichtweisen erfassen und ordnen.
3. Geeignete CHIPSEC-Module und read-only Utility-Abfragen schrittweise ausführen; Änderungen bleiben freigegebenen Laborfällen vorbehalten.
4. Ausgaben, Werte, Locks und Fehlerverhalten durch Vergleich, Plausibilitätskontrolle sowie Positiv- und Negativfälle validieren.
5. Als Arbeitsergebnis eine konsistente Speicher- und Registerkarte erstellen, Befunde priorisieren und konkrete Retestkriterien festlegen.

5. IOMMU und DMA-Schutz

Schwerpunkt: VT-d beziehungsweise IOMMU-Einheiten, Tabellen, Domains, Gerätezuordnung, Interrupt Remapping, OS-Schutz und Hot-Plug-Szenarien.

1. Prüfziel, Plattformzustand, Schutzbedarf und sichere Grenzen für „IOMMU und DMA-Schutz“ festlegen.
2. Relevante Artefakte, Register, Tabellen und Abhängigkeiten anhand von VT-d beziehungsweise IOMMU-Einheiten, Tabellen, Domains, Gerätezuordnung, Interrupt Remapping, OS-Schutz und Hot-Plug-Szenarien erfassen und ordnen.
3. Geeignete CHIPSEC-Module und read-only Utility-Abfragen schrittweise ausführen; Änderungen bleiben freigegebenen Laborfällen vorbehalten.
4. Ausgaben, Werte, Locks und Fehlerverhalten durch Vergleich, Plausibilitätskontrolle sowie Positiv- und Negativfälle validieren.
5. Als Arbeitsergebnis einen vollständigen DMA-Schutzbefund erstellen, Befunde priorisieren und konkrete Retestkriterien festlegen.

6. SMM und SMRAM-Grundschutz

Schwerpunkt: SMRAM-Zustand, TSEG, SMRR, Locks, DMA-Abdeckung, Codeprüfung, Adressbereiche und Resume-Bezug.

1. Prüfziel, Plattformzustand, Schutzbedarf und sichere Grenzen für „SMM und SMRAM-Grundschutz“ festlegen.
2. Relevante Artefakte, Register, Tabellen und Abhängigkeiten anhand von SMRAM-Zustand, TSEG, SMRR, Locks, DMA-Abdeckung, Codeprüfung, Adressbereiche und Resume-Bezug erfassen und ordnen.
3. Geeignete CHIPSEC-Module und read-only Utility-Abfragen schrittweise ausführen; Änderungen bleiben freigegebenen Laborfällen vorbehalten.
4. Ausgaben, Werte, Locks und Fehlerverhalten durch Vergleich, Plausibilitätskontrolle sowie Positiv- und Negativfälle validieren.
5. Als Arbeitsergebnis eine belastbare SMM-Schutzbaseline erstellen, Befunde priorisieren und konkrete Retestkriterien festlegen.

7. SMI-Handler und Runtime-Prüfung

Schwerpunkt: SMI-Quellen, CommBuffer, Pointervalidierung, MMIO-Bezug, WSMT-Kontext, Beobachtung und kontrollierte Negativfälle.

1. Prüfziel, Plattformzustand, Schutzbedarf und sichere Grenzen für „SMI-Handler und Runtime-Prüfung“ festlegen.
2. Relevante Artefakte, Register, Tabellen und Abhängigkeiten anhand von SMI-Quellen, CommBuffer, Pointervalidierung, MMIO-Bezug, WSMT-Kontext, Beobachtung und kontrollierte Negativfälle erfassen und ordnen.
3. Geeignete CHIPSEC-Module und read-only Utility-Abfragen schrittweise ausführen; Änderungen bleiben freigegebenen Laborfällen vorbehalten.
4. Ausgaben, Werte, Locks und Fehlerverhalten durch Vergleich, Plausibilitätskontrolle sowie Positiv- und Negativfälle validieren.
5. Als Arbeitsergebnis einen priorisierten Runtime-Firmwarebefund erstellen, Befunde priorisieren und konkrete Retestkriterien festlegen.

8. Firmware-Forensik und Imagevergleich

Schwerpunkt: beweissichere Dumps, UEFI-Dekodierung, NVRAM, GUID-Inventar, Deltas, Auffälligkeiten und Updatevergleich.

1. Untersuchungsauftrag, Originalquelle, Schutzbedarf und Beweissicherungsregeln für „Firmware-Forensik und Imagevergleich“ festlegen.
2. Artefakte anhand von beweissichere Dumps, UEFI-Dekodierung, NVRAM, GUID-Inventar, Deltas, Auffälligkeiten und Updatevergleich read-only erfassen, hashen, beschriften und getrennt vom Arbeitsmaterial ablegen.
3. Strukturen und Inhalte schrittweise dekodieren; Parserfehler und nicht interpretierbare Bereiche gesondert kennzeichnen.
4. Auffälligkeiten durch Vergleich, Zweiterfassung und Kontextdaten verifizieren; Fehlalarme nachvollziehbar ausschließen.
5. Als Arbeitsergebnis einen forensischen Firmwarebericht mit Evidenzkette, Bewertung und Retestempfehlung erstellen.

9. VMM- und Hypervisor-Schnittstellen

Schwerpunkt: CPUID, Hypercalls, VMBus beziehungsweise vergleichbare Schnittstellen, EPT-Indikatoren, I/O- und MSR-Oberflächen sowie Laborgrenzen.

1. Prüfziel, Plattformzustand, Schutzbedarf und sichere Grenzen für „VMM- und Hypervisor-Schnittstellen“ festlegen.
2. Relevante Artefakte, Register, Tabellen und Abhängigkeiten anhand von CPUID, Hypercalls, VMBus beziehungsweise vergleichbare Schnittstellen, EPT-Indikatoren, I/O- und MSR-Oberflächen sowie Laborgrenzen erfassen und ordnen.
3. Geeignete CHIPSEC-Module und read-only Utility-Abfragen schrittweise ausführen; Änderungen bleiben freigegebenen Laborfällen vorbehalten.
4. Ausgaben, Werte, Locks und Fehlerverhalten durch Vergleich, Plausibilitätskontrolle sowie Positiv- und Negativfälle validieren.
5. Als Arbeitsergebnis eine strukturierte Virtualisierungsanalyse erstellen, Befunde priorisieren und konkrete Retestkriterien festlegen.

10. Gesamtbewertung und Betriebsrunbook

Schwerpunkt: Evidenz, Risikopriorität, instabile Zugriffe, Recovery, Maßnahmen, Retest, Plattformvergleich und Wissensübergabe.

1. Zielzustand, Verantwortlichkeiten, Aussagegrenzen und Kontrollkriterien für „Gesamtbewertung und Betriebsrunbook“ festlegen.
2. Benötigte Evidenz und Entscheidungsdaten anhand von Evidenz, Risikopriorität, instabile Zugriffe, Recovery, Maßnahmen, Retest, Plattformvergleich und Wissensübergabe in einer prüfbaren Struktur erfassen.
3. Technische Ergebnisse nach Ursache, Auswirkung, Reichweite und Verlässlichkeit bewerten.
4. Maßnahmen, Ausnahmen, Freigaben und Retestkriterien mit Positiv- und Negativfällen operationalisieren.
5. Als Arbeitsergebnis ein vollständiges Runtime- und Forensik-Runbook dokumentieren, fachlich abnehmen und in den Regelprozess überführen.

Praxisübungen und Laborszenarien

• Aufbau eines sicheren chipsec_util-Arbeitsablaufs mit Abbruch- und Recoveryregeln.
• Erfassung von Bus-, Speicher-, PCI-, MMIO- und MSR-Informationen.
• Bewertung von IOMMU-, DMA-, SMRAM- und SMM-Schutz.
• Analyse eines vorbereiteten SMI- beziehungsweise Runtime-Falls.
• Forensischer Vergleich zweier Firmwareabbilder.
• Strukturierte Untersuchung einer isolierten Hypervisor-Testumgebung.

Zielgruppe und Voraussetzungen

Zielgruppe: Hardware und Firmware Security, Vulnerability Research, Incident Response, Hypervisor Security, Product Security und technische Revision.

Voraussetzungen: Gute CHIPSEC-Grundkenntnisse, sichere x86- und Betriebssystemkenntnisse sowie Erfahrung mit privilegierten Laborzugriffen und Recovery.

Didaktik und Arbeitsweise

Die Übungen steigern sich von sicheren Lesezugriffen über korrelierte Schutzprüfungen bis zur forensischen und virtualisierten Fallanalyse. Jeder Themenblock besitzt einen definierten sicheren Startzustand, Messpunkte, Abbruchkriterien und einen dokumentierten Rückkehrweg.