新款 Defcon 徽章配备独特的开源芯片，兼作安全密钥

# 新一代 Defcon 徽章内置独特开源芯片，兼作安全密钥 来源：https://www.wired.com/story/defcon-34-badge-baochip-andrew-bunnie-huang/ 一年一度的 [Defcon](https://www.wired.com/tag/defcon/) 黑客大会长期以来有一个特点：与会者不仅能了解到新的软件漏洞和黑客技术，还能获得一枚精心设计的会议徽章——这些徽章往往是嵌入[复杂谜题](https://www.wired.com/2014/08/defcon-2014-badges-revealed/)、复杂加密挑战、隐藏[彩蛋](https://www.wired.com/2012/07/defcon20-badge/)，甚至[手表机械齿轮系](https://www.wired.com/2013/08/defcon-badges-revealed/)的电子杰作。 每年的徽章设计者都力求超越以往的设计，让这些难以被打动的黑客们惊叹不已。但今年的徽章却另辟蹊径。真正引人注目的并不是徽章设计本身，而是硬件内部的东西。 今年，Defcon 邀请传奇硬件黑客 Andrew “bunnie” Huang 来设计徽章——这是首次公开——其中包含一枚 Huang 设计的创新开源芯片，其目标不亚于推动计算领域的安全性、透明性和可信赖性。 但这枚芯片不仅仅是徽章的一部分。它的核心模块可以拆卸下来，在大会结束后用作硬件安全令牌，让徽章在 Defcon 之外获得第二次生命。 这枚名为 Baochip-1x 的芯片是一枚“大部分”开源的微控制器，历时三年打造，实现了 Huang 多年来的梦想：制造一颗安全性可验证的芯片。Huang 已在 GitHub 上[发布](https://github.com/baochip/baochip-1x)了 Baochip 的操作系统、固件、处理器核心、加密引擎和输入输出系统的源代码，供人们检查和使用这些组件。 芯片的封装方式也让研究人员能够看到内部，检查硅片本身，并将其与已发布的设计进行比对，而无需盲目相信制造出来的芯片就是设计者所期望的。 传统上，计算机芯片是黑盒组件，外壳不透明，遮住了内部电路。即使是之前那些向用户公开规格和代码以供检查的开源芯片，也封装在不透气的塑料中，这就造成了供应链问题。用户不得不相信芯片在制造阶段没有发生任何改变，比如被添加了后门组件。 与封装在不透明塑料中的传统芯片不同，Baochip 的封装方式允许红外光穿透硅片背面，从而可以对芯片内部结构进行目视检查。 红外图像显示了安装在电路板上的 Baochip1x。 红外图像显示了安装在电路板上的 Baochip-1x。 图片由 Andrew “bunnie” Huang 提供 Huang 计划在大会上演示这一技术，让与会者可以在红外光下检查芯片。 “多年来，我一直在做与信任、硅片和验证透明度相关的事情，” Huang 告诉 WIRED。“这一切……是我一直在走的故事线……试图获得一枚我们能信任到核心、信任到晶体管级别的芯片……你实际上可以……看到芯片上的……RAM 阵列……” ## 打造芯片 制造一枚新芯片是一项昂贵的工程，流片成本可能高达数百万美元。但三年前，一家名为 Crossbar 的公司联系了 Huang，为他带来了重大转机。该公司想打造一款开源且安全的芯片，但不知道如何着手。Huang 同意提供帮助，但有一个条件：让他把自己的 CPU 放在他们的芯片晶圆上，借他们的流片批次一起生产，这样两个设计可以共享同一次流片，而不需要 Huang 独自掏钱另开一次流片。 “他们觉得，如果把我放进芯片里，他们就能以一枚芯片的价格得到两件产品，” Huang 说。他补充说，这种“搭车”方式并不罕见，只是行业不愿公开讨论。 最终的结果是一枚 Crossbar 芯片，同时包含 Crossbar 的微处理器和 Huang 的微处理器。Baochip 基本上是同一枚芯片，只是禁用了 Crossbar 微处理器部分，因为 Huang 没有分发该部分的权限。 芯片的 Crossbar 版本使用专有的 ARM 内核，而 Huang 的版本使用 RISC-V 内核，其实现是开源的。RISC-V 指令集也是开放且公开文档化的。两个版本可以使用相同的底层基础设施和外设，只是激活不同的 CPU 核心。 Huang 的芯片上也有一些闭源元素。一些底层的物理设计和制造元素，包括与 TSMC 的 22 纳米制造工艺相关的元素，都是专有的。“但是……如果你看看开放程度的光谱，这……已经远远超出了任何[其他]面向安全的芯片，” Huang 说。 ## 徽章的缘起 以往的 Defcon 徽章使用的是现成的商用芯片，而非定制设计的开源硅片。使用 Baochip 的想法源于去年年底的一次会面，当时 Huang 与 Defcon 创始人 Jeff Moss 谈到了他在开发开源芯片方面取得的进展。他告诉 Moss，他计划今年夏天通过自己的公司 Baochip 发布这款芯片。 Moss 意识到这背后的理念与今年大会的主题——[agency](https://www.defcon.org/html/defcon-34/dc-34-theme.html)——完美契合。Defcon 将这一主题定义为“我们使用的技术以及我们做出的选择，能够增强自我决定权”。他和 Huang 意识到，这是推动 Baochip 被广泛采用的绝佳机会。到目前为止，Baochip 仅以小型开发版形式发布；这 27,000 枚 Defcon 徽章是它的首次大规模分发。 Moss 对徽章有一个要求。他希望徽章在大会结束后仍能发挥作用，而不是人们用完后随手扔进抽屉或垃圾填埋场的东西。长期以来，他一直对硬件安全令牌和加密钱包的设计与局限性感到不满，这些设备在硬件层面可能被破解，因此他认为 Huang 的芯片可以成为现有认证令牌和钱包的更安全替代品。 徽章在工厂中制造，生产面板边长近一米。 徽章在工厂中制造，生产面板边长近一米。 图片由 Andrew “bunnie” Huang 提供 “我一直梦想着这样一个概念：你可以把自己的秘密放进硬件里，如果攻击者入侵，他们也无法完全拿到你的秘密，” Moss 告诉 WIRED。 徽章的可拆卸模块可以用作 FIDO 硬件安全令牌。其软件支持基于时间的一次性密码系统和密码管理。Huang 说，它“很可能是世界上第一个开源安全令牌，你可以从引导程序一直到晶体管级别进行全面检查。” 可拆卸模块还包含一个摄像头，用于扫描二维码并将其注册到认证系统。但为了遵循 Defcon 的隐私惯例以及大会上禁止偷拍的规定，摄像头分辨率极低且近视，而且芯片默认只使用摄像头的黑白数据，不支持照片存储。 “它……扫描二维码很棒，其他方面几乎都很糟糕，” Huang 说。 这枚徽章并没有脱离大会生活。Huang 仍然加入了一些旨在鼓励与会者互动的功能。例如，徽章上有 LED 灯，会根据徽章类型闪烁不同色调和图案——普通与会者、演讲者和 goons（组织大会的志愿者小分队）各有不同徽章，还有专门发给竞赛优胜者和特殊 VIP 的黑色 Uber 徽章，持有者可终身免费参加 Defcon。每种徽章类型都有特定的颜色和闪烁模式，但当徽章与其他徽章通信时，用户可以增补颜色并构建更复杂的闪烁模式。 ## 它有多安全？ 该芯片运行一个用 [Rust](https://www.wired.com/story/rust-secure-programming-language-memory-safe/) 编写的操作系统，包含安全启动、真随机数发生器，以及旨在强化其抗攻击能力的硬件特性。Huang 认为，它将特别能够抵御远程、非物理攻击。 该芯片还使用阻变存储器（resistive RAM，简称 RRAM），这是一种非易失性存储器。Huang 表示，RRAM 的设计目标是