Seminar MCUboot Verschlüsselte Firmware-Images

Das zweitägige Fachseminar vermittelt den Schutz vertraulicher Firmware während Transport und Ablage im Sekundärslot bei unverändert starker Authentizitätsprüfung. Die technischen Zusammenhänge werden nicht nur beschrieben, sondern an einem durchgängigen Beispielsystem bis zu prüfbaren Boot- und Updatezuständen nachvollzogen.

Die Bearbeitung umfasst die Themenfelder Verschlüsselungsmodell und Image-Erzeugung, Geräteintegration, Update und Schlüsselhärtung. Jeder Themenblock beginnt mit einem eigenen Inhaltsverzeichnis, wird anschließend in klaren Arbeitsschritten umgesetzt und endet mit einer praktischen Prüfung einschließlich typischer Fehler- und Grenzfälle.

Inhaltsverzeichnis

• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Lernziele
• Seminarinhalte
• Tag 1: Verschlüsselungsmodell und Image-Erzeugung
• Tag 2: Geräteintegration, Update und Schlüsselhärtung
• Praxisanteil
• Arbeitsweise

Zielgruppe

Security-Entwickler, Firmware-Architekten, Build-Ingenieure und Plattformintegratoren.

Voraussetzungen

Image-Signierung, asymmetrische Kryptografie, MCUboot-Slots und sichere Schlüsselablage.

Lernziele

• Signierung und Verschlüsselung hinsichtlich Schutzziel und Reihenfolge unterscheiden
• Image-Schlüssel mit einem geeigneten Verfahren kapseln und bereitstellen
• verschlüsselte Update-Images erzeugen, übertragen und beim Upgrade verarbeiten
• Schlüsselmaterial, Recovery und Fehlerpfade produktionsgerecht absichern

Seminarinhalte

Die Inhalte werden in aufeinander aufbauenden Kapiteln bearbeitet. Jedes Tageskapitel enthält ein eigenes Inhaltsverzeichnis und einen schrittweisen Praxisablauf.

Tag 1: Verschlüsselungsmodell und Image-Erzeugung

Inhaltsverzeichnis des Tageskapitels

• Vertraulichkeit des Sekundärslots gegenüber Authentizität des gestarteten Images
• symmetrischer Image-Schlüssel und verschlüsselte Nutzdaten
• Schlüsselkapselung mit RSA-OAEP, AES Key Wrap oder ECIES-Varianten
• zusätzliche TLVs, Signierreihenfolge und Anforderungen an imgtool
• öffentlicher Verschlüsselungsschlüssel im Build und privater Schlüssel im Gerät

Schrittweise Bearbeitung

1. Schritt 1: „Vertraulichkeit des Sekundärslots gegenüber Authentizität des gestarteten Images“ wird fachlich eingeordnet; Systemgrenzen, Voraussetzungen und Abhängigkeiten werden festgehalten.
2. Schritt 2: Für „symmetrischer Image-Schlüssel und verschlüsselte Nutzdaten“ werden die relevanten Konfigurationswerte, Datenstrukturen und Werkzeuge am Beispielprojekt nachvollzogen.
3. Schritt 3: „Schlüsselkapselung mit RSA-OAEP, AES Key Wrap oder ECIES-Varianten“ wird am Beispielprojekt praktisch umgesetzt und mit Bootmeldungen, Speicherinhalten oder Prüfdaten kontrolliert.
4. Schritt 4: Zu „zusätzliche TLVs, Signierreihenfolge und Anforderungen an imgtool“ wird ein Fehler- oder Grenzfall gezielt erzeugt, ausgewertet und mit einer belastbaren Korrektur behoben.
5. Schritt 5: „öffentlicher Verschlüsselungsschlüssel im Build und privater Schlüssel im Gerät“ wird abschließend in einen wiederholbaren Arbeits- und Prüfablauf für Entwicklungs- oder Produktionsprojekte überführt.

Praktische Umsetzung

Ein signiertes und verschlüsseltes Image wird erzeugt, binär untersucht und gegen ein nur signiertes Vergleichsimage abgegrenzt.

Tag 2: Geräteintegration, Update und Schlüsselhärtung

Inhaltsverzeichnis des Tageskapitels

• Einlesen und Entkapseln des Image-Schlüssels im Bootloader
• temporäre Schlüssel, RAM-Bereinigung und Vermeidung dauerhafter Klartextablage
• Zusammenspiel mit Swap, Serial Recovery und externem Flash
• Fehlerfälle bei falschem Schlüssel, beschädigtem TLV und unterbrochener Entschlüsselung
• Provisionierung, Rotation und Hardwarebindung des privaten Schlüssels

Schrittweise Bearbeitung

1. Schritt 1: „Einlesen und Entkapseln des Image-Schlüssels im Bootloader“ wird fachlich eingeordnet; Systemgrenzen, Voraussetzungen und Abhängigkeiten werden festgehalten.
2. Schritt 2: Für „temporäre Schlüssel, RAM-Bereinigung und Vermeidung dauerhafter Klartextablage“ werden die relevanten Konfigurationswerte, Datenstrukturen und Werkzeuge am Beispielprojekt nachvollzogen.
3. Schritt 3: „Zusammenspiel mit Swap, Serial Recovery und externem Flash“ wird am Beispielprojekt praktisch umgesetzt und mit Bootmeldungen, Speicherinhalten oder Prüfdaten kontrolliert.
4. Schritt 4: Zu „Fehlerfälle bei falschem Schlüssel, beschädigtem TLV und unterbrochener Entschlüsselung“ wird ein Fehler- oder Grenzfall gezielt erzeugt, ausgewertet und mit einer belastbaren Korrektur behoben.
5. Schritt 5: „Provisionierung, Rotation und Hardwarebindung des privaten Schlüssels“ wird abschließend in einen wiederholbaren Arbeits- und Prüfablauf für Entwicklungs- oder Produktionsprojekte überführt.

Praktische Umsetzung

Der verschlüsselte Updatezyklus wird mit korrektem und falschem Geräteschlüssel getestet; Speicherbereiche werden anschließend auf verbleibendes Klartext- und Schlüsselmaterial geprüft.

Praxisanteil

Der praktische Anteil umfasst ein signiertes und verschlüsseltes image wird erzeugt, binär untersucht und gegen ein nur signiertes vergleichsimage abgegrenzt; der verschlüsselte updatezyklus wird mit korrektem und falschem geräteschlüssel getestet; speicherbereiche werden anschließend auf verbleibendes klartext- und schlüsselmaterial geprüft. Die Übungen verwenden signierte Test-Images, kontrollierte Flashzustände und nachvollziehbare Prüfergebnisse.

Arbeitsweise

Kurzvorträge ordnen die Konzepte ein. Demonstrationen zeigen die Wirkung der Konfiguration auf Image, Flash und Bootentscheidung. Die anschließenden Übungen werden schrittweise durchgeführt, durch Negativtests ergänzt und mit einer technischen Prüfliste dokumentiert.