Seminar OpenTitan – Intensivseminar Gesamtprogramm

Das Intensivseminar bündelt das gesamte OpenTitan-Programm in einer maximal fünftägigen Lernstrecke. Die Breite reicht von Einsatzentscheidung und Systemarchitektur über Hardware-IP und Firmware bis zu Fertigung, Identität, Verifikation, Plattformintegration und betrieblicher Governance.

Die Inhalte werden bewusst verdichtet. Das Format vermittelt eine durchgängige technische Landkarte, gemeinsame Begriffe und praktische Integrationsabläufe; die einzelnen Fachseminare bieten bei Bedarf eine deutlich größere Umsetzungstiefe in ihren Spezialgebieten.

Inhaltsübersicht

• Seminarziel
• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Lernziele
• Seminarinhalte
  • Gesamtarchitektur und Einsatzentscheidung
  • Hardwaretopologie und sichere IP
  • Repository, Build und Entwicklungsumgebung
  • Firmware, Secure Boot und Update
  • Lebenszyklus, Provisionierung und Ownership
  • Entropie, Schlüssel und Hardwarekryptografie
  • Attestierung und Geräteidentitäten
  • Verifikation, Simulation und FPGA
  • Security Engineering und Zertifizierungsarbeit
  • Integration, Betrieb und Zukunftsplanung
• Praxisübungen

Seminarziel

OpenTitan soll als vollständige Root-of-Trust-Plattform bewertet, in Hardware- und Firmwarebausteine zerlegt, anhand zentraler Sicherheitsketten praktisch nachvollzogen und in einen realistischen Entwicklungs-, Validierungs- und Betriebsplan überführt werden können.

Zielgruppe

Technische Architekten, Security Engineers, SoC- und Firmwareentwickler, Verifikations- und Integrationsteams, technische Projektleiter, Produktverantwortliche und erfahrene Key-User.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in digitaler Hardware, Embedded-Software, Kryptografie, sicherem Booten und Linux-Werkzeugen. Für die Übungen sind Git-, Kommandozeilen- und grundlegende C- beziehungsweise SystemVerilog-Kenntnisse hilfreich.

Lernziele

• Earl Grey und Darjeeling im Gesamtmodell sicher einordnen
• Hardware-, Firmware-, Boot-, Lebenszyklus- und Identitätsketten verbinden
• Build, Simulation, Integration und Verifikation praktisch strukturieren
• Kryptografie, Schlüsselmanagement und Provisionierung anhand ihrer Abhängigkeiten bewerten
• Sicherheits-, Validierungs-, Zertifizierungs- und Betriebsarbeitspakete priorisieren
• Einen belastbaren OpenTitan-Einführungs- oder Entwicklungsplan erstellen

Seminarinhalte

Schritt 1: Gesamtarchitektur und Einsatzentscheidung

1. Root-of-Trust-Aufgaben, Schutzgüter und Rollen des Silicon Creator und Silicon Owner bestimmen
2. Earl Grey als diskrete und Darjeeling als integrierte Variante vergleichen
3. Hardware-IP, Firmwarestufen, Hostsystem und Fertigung in einem Vertrauensmodell verbinden
4. Einsatzgrenzen, Reifegrad, Projektaufwand und erforderliche Vertiefungen bewerten

Schritt 2: Hardwaretopologie und sichere IP

1. Ibex, TL-UL, Speicher, Peripherie, Clock-, Reset- und Powerstrukturen einordnen
2. Life Cycle, OTP, Key Manager, Alert Handler und kryptografische IP funktional verknüpfen
3. Sichere Register, MUBI, sparse FSMs, Alerts und Eskalation als Entwurfsregeln anwenden
4. TopGen-, RegGen- und Integrationsartefakte in einen SoC-Arbeitsablauf übernehmen

Schritt 3: Repository, Build und Entwicklungsumgebung

1. Repositorybereiche für Hardware, Device-Software, Tests und Werkzeuge lokalisieren
2. Bazel-, DVSim- und plattformspezifische Ziele nachvollziehbar auswählen
3. Ein reproduzierbares Build- und Testprofil erstellen
4. Abhängigkeits-, Toolchain- und Konfigurationsfehler systematisch eingrenzen

Schritt 4: Firmware, Secure Boot und Update

1. ROM, ROM_EXT und Owner-Stufen nach Verantwortung und Veränderbarkeit ordnen
2. Manifeste, Signaturprüfung, Messwerte, Versionen und Rollbackschutz als Kette modellieren
3. Hardwarezugriff über DIFs sowie sichere Fehler- und Alertbehandlung strukturieren
4. Update-, Rescue- und Wiederanlaufpfade mit klaren Abbruchbedingungen definieren

Schritt 5: Lebenszyklus, Provisionierung und Ownership

1. Lifecycle-Zustände, Debugfreigaben und RMA als irreversible Übergänge analysieren
2. OTP-Partitionen, Fertigungsdaten, Creator- und Owner-Geheimnisse zuordnen
3. Provisionierungs-, Zertifikats- und Transportprozesse in kontrollierte Stationen zerlegen
4. Ownership Transfer mit Autorisierung, Schlüsselwechsel und Auditnachweis modellieren

Schritt 6: Entropie, Schlüssel und Hardwarekryptografie

1. Entropy Source, CSRNG und EDN als qualitätsüberwachte Versorgungskette darstellen
2. Key-Manager-Zustände, Bindungswerte, Versionen und Sideloading einordnen
3. AES, HMAC, KMAC und OTBN passend zum Anwendungsfall auswählen
4. Geheimnislöschung, Fehlersignale und negative Kryptografietests festlegen

Schritt 7: Attestierung und Geräteidentitäten

1. Creator-, Owner- und Geräteidentitäten in einer DICE-orientierten Ableitungskette verbinden
2. Bootmesswerte, Zertifikate und Attestierungsschlüssel nach Vertrauensstufe ordnen
3. Challenge, Evidence, Verifikation und Policyentscheidung als Protokollfluss darstellen
4. Datenschutz, Wiedererkennbarkeit, Erneuerung und Sperrung in den Betrieb aufnehmen

Schritt 8: Verifikation, Simulation und FPGA

1. Testplan, UVM-Komponenten, Scoreboards, Assertions und Coverage als DV-Kette strukturieren
2. Simulation, Verilator und FPGA nach Fragestellung auswählen
3. On-Device-Tests automatisiert bauen, ausführen und auswerten
4. Fehler anhand von Log, Wellenform, Registerstatus und reproduzierbarer Konfiguration isolieren

Schritt 9: Security Engineering und Zertifizierungsarbeit

1. Bedrohungsmodell, Angriffsflächen und Sicherheitsziele in prüfbare Anforderungen überführen
2. SCA-, Fault-, Busintegritäts- und Eskalationsszenarien priorisieren
3. Nachweise aus Design, Verifikation, Fertigung und Betrieb einer Evidenzstruktur zuordnen
4. Zertifizierungsziele als Projektanforderung planen, ohne eine erfolgreiche Zertifizierung vorwegzunehmen

Schritt 10: Integration, Betrieb und Zukunftsplanung

1. Hostschnittstellen, RACL, Clocking, Reset, Interrupts und Alerts im Integrationsplan erfassen
2. Monitoring, Updates, Schlüsselrotation, Incident Response und Außerbetriebnahme festlegen
3. Post-Quanten- und Erweiterungsoptionen nach Produktreife und Integrationsrisiko trennen
4. Roadmap, Verantwortlichkeiten, Quality Gates und nächste Fachvertiefungen dokumentieren

Praxisübungen

1. Ein vollständiges OpenTitan-Systembild mit Vertrauensgrenzen, Rollen und Sicherheitsketten erstellen
2. Ein Build- und Testziel ausführen und die erzeugten Hardware- sowie Firmwareartefakte zuordnen
3. Secure-Boot-, Schlüssel- und Attestierungsabläufe zu einem Ende-zu-Ende-Szenario verbinden
4. Eine Fehler- und Angriffstestmatrix für Hardware, Firmware und Lifecycle entwerfen
5. Einen Einführungsplan mit Arbeitspaketen, Abhängigkeiten, Nachweisen und Freigabepunkten erstellen