Gömülü Sistemler Güvenliği

Gömülü sistemler, özellikle kritik altyapılarda, sanayi kontrol sistemlerinde, tıbbi cihazlarda ve IoT (Nesnelerin İnterneti) uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu sistemlerin güvenliği büyük önem taşır çünkü kötü amaçlı saldırılar, veri sızıntıları ve fiziksel müdahaleler ciddi sonuçlara yol açabilir.

Bu başlık altında, gömülü sistem güvenliği ile ilgili temel kavramları ve kritik güvenlik önlemlerini detaylı bir şekilde inceleyeceğiz.

1. Donanım Tabanlı Güvenlik

Gömülü sistemlerin güvenliği sadece yazılım seviyesinde değil, donanım seviyesinde de sağlanmalıdır.

a) Güvenilir Önyükleme (Secure Boot)

Güvenilir önyükleme, sistemin sadece doğrulanmış ve yetkilendirilmiş yazılımları çalıştırmasını sağlar.
Bir dijital imza mekanizması kullanarak sistemin firmware'ini doğrular.
Sahte veya değiştirilmiş yazılım çalıştırılmasını engeller.

🔹 Nasıl Çalışır?

Mikrodenetleyici veya mikroişlemci, ROM içinde bulunan bir önyükleyiciye (bootloader) sahiptir.
Önyükleyici, sistem belleğindeki firmware'in imzasını doğrular.
İmza geçerli ise sistem başlatılır, geçersiz ise önyükleme durdurulur.

b) TPM (Trusted Platform Module) ve Güvenli Anahtar Depolama

TPM, şifreleme anahtarlarını güvenli bir şekilde saklayan donanım bileşenidir.
Gömülü sistemlerde kullanılan özel şifreleme anahtarları yetkisiz erişime karşı korunur.
Firmware doğrulama, güvenli oturum açma ve cihaz kimlik doğrulama işlemlerinde kullanılır.

c) Donanım Tabanlı Rastgele Sayı Üretimi (TRNG - True Random Number Generator)

Kriptografik güvenlik için güçlü rastgele sayı üreticilerine ihtiyaç vardır.
Yazılım tabanlı rastgele sayı üreticileri (PRNG) tahmin edilebilir olabilir.
TRNG, fiziksel olaylardan (termal gürültü, radyo dalgaları vb.) yararlanarak rastgelelik sağlar.

2. Yazılım Güvenliği

Gömülü sistemlerde yazılımın güvenli olması, sistemin saldırılara karşı korunması için kritik öneme sahiptir.

a) Kod Bütünlüğü ve Firmware Güncellemeleri

Firmware'in kötü niyetli saldırganlar tarafından değiştirilmesini önlemek için imzalı yazılım güncellemeleri kullanılmalıdır.
OTA (Over-the-Air) güncellemeleri güvenli olmalı ve yetkisiz güncellemeler engellenmelidir.
Kod bütünlüğü kontrolü, SHA-256 gibi hash algoritmaları ile sağlanabilir.

b) Bellek Güvenliği (Stack Overflow ve Heap Overflow Koruması)

Stack Overflow: Saldırganlar, bellek taşmalarını kullanarak sistemin kontrolünü ele geçirebilir.
Önlemler:
- Stack koruma mekanizmaları (Stack Canaries) kullanılmalı.
- ASLR (Address Space Layout Randomization), bellek bölgelerinin rastgele atanmasını sağlar ve saldırıların tahmin edilmesini zorlaştırır.
- Belirli bellek alanlarının yürütülmesini engelleyen NX Bit (No Execute Bit) mekanizması kullanılabilir.

c) Şifreleme (Encryption) ve Kimlik Doğrulama

AES, RSA ve ECC gibi şifreleme algoritmaları veri güvenliğini sağlar.
Kimlik doğrulama mekanizmaları ile yalnızca yetkilendirilmiş cihazların haberleşmesi sağlanmalıdır.
TLS/SSL protokolleri, IoT ve ağ tabanlı gömülü sistemlerde veri güvenliğini artırır.

3. Haberleşme Güvenliği

Gömülü sistemler genellikle Wi-Fi, Bluetooth, UART, I2C, SPI, Ethernet gibi haberleşme protokollerini kullanır. Bu haberleşme yolları saldırılara karşı korunmalıdır.

a) Şifrelenmiş Veri İletimi

AES-128, AES-256, RSA, TLS gibi protokoller ile kablosuz haberleşme güvenli hale getirilmelidir.
MQTT, CoAP gibi IoT protokollerinde veri şifrelemesi yapılmalıdır.

b) Yetkisiz Erişim ve Cihaz Kimlik Doğrulama

Cihazların birbiriyle iletişim kurabilmesi için kimlik doğrulama (authentication) mekanizmaları kullanılmalıdır.
MAC adres tabanlı filtreleme, cihazların yalnızca belirli adreslerden bağlanmasını sağlayabilir.

c) Man-in-the-Middle (MITM) Saldırılarını Önleme

Veri iletimi sırasında TLS/SSL sertifikaları kullanarak kimlik doğrulama yapılmalıdır.
Açık ağlarda haberleşme yapılmamalı, VPN veya güvenli tünelleme yöntemleri tercih edilmelidir.

4. Fiziksel Güvenlik

Gömülü sistemler fiziksel saldırılara karşı da korunmalıdır.

a) Yan Kanal Saldırıları (Side Channel Attacks - SCA)

Yan kanal saldırıları, sistemin elektrik tüketimi, elektromanyetik yayılımı veya zamanlama farkları gibi fiziksel özelliklerini analiz ederek şifreleme anahtarlarını veya hassas bilgileri ele geçirmeyi hedefler.

🔹 Örnek Yan Kanal Saldırıları:

Güç analizi (Power Analysis Attack) → Mikrodenetleyicinin güç tüketimi ölçülerek işlemci içindeki işlemler analiz edilir.
Zamanlama saldırıları (Timing Attack) → Şifreleme işlemlerinin süresindeki küçük farklılıkları kullanarak veri sızıntısı yapılabilir.

🔹 Önlemler:

Güç tüketimini rastgeleleştirmek
Fiziksel ekranlama (shielding) ile elektromanyetik yayılımı azaltmak
Zamanlama farklılıklarını maskeleme yöntemleriyle kapatmak

b) JTAG ve Debug Arabirimlerinin Kapatılması

Mikrodenetleyicilerde JTAG/SWD gibi hata ayıklama portları varsayılan olarak açık olabilir.
Yetkisiz kişilerin sisteme erişimini engellemek için bu portlar devre dışı bırakılmalıdır.

5. Endüstriyel ve IoT Güvenliği

Endüstriyel otomasyon sistemleri ve IoT cihazları saldırılara karşı özel güvenlik önlemleri gerektirir.

a) Güvenli Fabrika ve Sanayi Sistemleri (SCADA Güvenliği)

SCADA sistemleri enerji, ulaşım, su arıtma gibi kritik altyapılarda kullanılır.
Fiziksel erişim kontrolleri ve ağ segmentasyonu uygulanmalıdır.
Endüstriyel protokoller (Modbus, Profibus, CAN Bus) şifreleme ile korunmalıdır.

b) IoT Cihazlarının Güvenliği

IoT cihazlarının varsayılan şifreleri değiştirilmelidir.
OTA güncellemeleri güvenli şekilde yapılmalı ve şifrelenmiş firmware kullanılmalıdır.
DDoS saldırılarına karşı koruma sağlanmalıdır.

Sonuç

Gömülü sistemlerin güvenliği donanım, yazılım, haberleşme ve fiziksel güvenlik seviyelerinde ele alınmalıdır. Güvenilir önyükleme, şifreleme, kimlik doğrulama, yan kanal saldırılarına karşı önlemler ve IoT cihaz güvenliği gibi konular kritik önem taşır.

✅ Etkili bir gömülü sistem güvenliği, hem donanım hem de yazılım seviyesinde güçlü önlemler gerektirir. 🚀

yazın...

traotora

Mikrodenetleyicilerde Gömülü Sistemler Güvenliği