Update abstract and AI use disclaimer
This commit is contained in:
jaseg
parent
25c677fced
commit
747109f517
6 changed files with 103 additions and 84 deletions
41
abstract-de.tex
Normal file
41
abstract-de.tex
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,41 @@
|
|||
|
||||
\begin{otherlanguage}{ngerman}
|
||||
\chapter*{Kurzzusammenfassung}
|
||||
\adjustmtc
|
||||
\addcontentsline{toc}{chapter}{Kurzzusammenfassung}
|
||||
|
||||
\todo{Re-translate, manually check translation}
|
||||
\marginpar{This section is a machine-translated copy of the English abstract below.}
|
||||
Mit kryptografischen Fortschritten und Techniken wie der formalen Verifizierung, die zu immer sichererer Software
|
||||
führen, rückt die Hardwareebene in den Fokus der aktuellen Computersicherheitsforschung. Der Stand der Technik in
|
||||
der Hardwaresicherheit stützt sich jedoch oft noch auf den Einsatz mikroelektronischer Integration, um Sicherheit durch
|
||||
Verschleierung zu erreichen, anstatt aufgrundlegendere Sicherheitsgarantien. Manchmal wird auch Manipulationsschutz auf
|
||||
Systemebene eingesetzt, der jedoch aufgrund der hohen Kosten und der geringen Leistung von Geräten wie
|
||||
Hardware-Sicherheitsmodulen (HSMs) nach wie vor auf Nischenanwendungen beschränkt ist.
|
||||
|
||||
In dieser Arbeit stellt Jan Götte das Inertial Hardware Security Module (IHSM) vor, eine neue Architektur für
|
||||
kostengünstige Hardware-Sicherheitsmodule, die einen hohen aktiven Manipulationsschutz bieten und gleichzeitig
|
||||
Rechenleistungen unterstützen, dieim Vergleich zu herkömmlichen HSMs viel größer, schwerer und leistungsstärker sind. In
|
||||
einem IHSM wird das kostspielige und schwer zu beschaffende Manipulationserkennungsgitter eines herkömmlichen HSM durch
|
||||
ein Mesh aus einfachen Leiterplatten ersetzt, das sich mit hoher Geschwindigkeitum die Nutzlast dreht. Da sich das Mesh
|
||||
dreht, kann es nicht manipuliert werden, und die Sicherheit herkömmlicher Mesh, die in maßgeschneiderten
|
||||
Fertigungsprozessen hergestellt werden, kann mit viel einfacheren und kostengünstigeren Konstruktionstechnikenerreicht
|
||||
werden. Die Dissertation präsentiert Lösungen für wichtige technische Herausforderungen bei der Konstruktion von IHSMs,
|
||||
darunter ein hochsymmetrischesplanares Induktionsspulendesign für die rotierende drahtlose Energieübertragung und ein
|
||||
hochpräzises Überwachungssystem für kostengünstige Sicherheitsgitter.
|
||||
|
||||
Unter Anwendung der IHSM-Technologie schließt die Dissertation mit zwei Analysen von Anwendungsfällen, die durch die
|
||||
erhöhte Größe und Verlustleistungsfähigkeit von IHSMs ermöglicht werden. In der ersten Analyse wird ein IHSM-gesicherter
|
||||
Relaisknoten für Quantenschlüsselverteilungssysteme (QKD) vorgeschlagen, der deren praktische Implementierung über
|
||||
beliebige Entfernungen ermöglicht, wasaufgrund grundlegender physikalischer Einschränkungen vertrauenswürdige
|
||||
Relaisstationen erfordert. In der Studie werden IHSMs für solchehochsicheren QKD-Relais angepasst, indem der
|
||||
IHSM-Netzdurchgang mit einem sekundären manipulationssensitiven Netz gesichert wird. In diesem Aufbau wird
|
||||
ein Klammerdesign vorgeschlagen, das den Durchgang durch Glasfasern mit geringen Verlusten unterstützt.
|
||||
|
||||
Der zweite vorgeschlagene Anwendungsfall passt ein IHSM-Gehäuse an die Anforderungen hinsichtlich Größe, Leistung und
|
||||
Wärmeableitung eines Hochleistungsservers an, um gemeinsam genutzte sichere Multiparty-Computing-Workloads (MPC) zu
|
||||
unterstützen. MPC ist in der Praxis durch Netzwerkbandbreite und Latenzbedingungen eingeschränkt, die ohne physisch
|
||||
sichere Knoten nicht vermieden werden können. Herkömmliche HSMskönnen MPC-Workloads nicht bedienen, da ihre
|
||||
kryptografische Leistung um viele Größenordnungen zu gering ist. Ein durch IHSM gesicherter MPC-Knoten umgeht diese
|
||||
Einschränkungen und eröffnet ein neues Leistungsspektrum.
|
||||
\end{otherlanguage}
|
||||
39
abstract-template.tex
Normal file
39
abstract-template.tex
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,39 @@
|
|||
\documentclass[11pt,a4paper,notitlepage,twoside]{report}
|
||||
\usepackage[a4paper, top=3cm, bottom=3.5cm, inner=3.5cm, outer=5cm, marginpar=3.8cm]{geometry}
|
||||
|
||||
\input{common-packages}
|
||||
\input{common-defs}
|
||||
\newcommand{\figurepath}{figures}
|
||||
\graphicspath{{\figurepath}}
|
||||
|
||||
\newcommand{\chaptertitle}[1]{
|
||||
\chapter{#1}
|
||||
\ifdefined\thesispreviewmode
|
||||
\vspace*{-1cm}
|
||||
{\Large \textbf{Draft build}, git revision \texttt{\input{version}}}
|
||||
\vspace*{1cm}
|
||||
\fi
|
||||
\printchapterquote
|
||||
\setstretch{1}
|
||||
\minitoc
|
||||
\newpage
|
||||
\setstretch{1.3}
|
||||
}
|
||||
|
||||
\title{Bootstrapping Physical Security with Inertial Hardware Security Modules}
|
||||
\author{Jan Sebastian Götte}
|
||||
|
||||
\begin{document}
|
||||
\maketitle
|
||||
|
||||
\setlength{\headheight}{13.6pt}
|
||||
|
||||
\faketableofcontents
|
||||
|
||||
\input{abstract}
|
||||
|
||||
\chapterbibliography
|
||||
|
||||
\appendix
|
||||
|
||||
\end{document}
|
||||
53
abstract.tex
53
abstract.tex
|
|
@ -1,45 +1,4 @@
|
|||
|
||||
\begin{otherlanguage}{ngerman}
|
||||
\chapter*{Kurzzusammenfassung}
|
||||
\adjustmtc
|
||||
\addcontentsline{toc}{chapter}{Kurzzusammenfassung}
|
||||
|
||||
\todo{Re-translate, manually check translation}
|
||||
\marginpar{This section is a machine-translated copy of the English abstract below.}
|
||||
Mit kryptografischen Fortschritten und Techniken wie der formalen Verifizierung, die zu immer sichererer Software
|
||||
führen, rückt die Hardwareebene in den Fokus der aktuellen Computersicherheitsforschung. Der Stand der Technik in
|
||||
der Hardwaresicherheit stützt sich jedoch oft noch auf den Einsatz mikroelektronischer Integration, um Sicherheit durch
|
||||
Verschleierung zu erreichen, anstatt aufgrundlegendere Sicherheitsgarantien. Manchmal wird auch Manipulationsschutz auf
|
||||
Systemebene eingesetzt, der jedoch aufgrund der hohen Kosten und der geringen Leistung von Geräten wie
|
||||
Hardware-Sicherheitsmodulen (HSMs) nach wie vor auf Nischenanwendungen beschränkt ist.
|
||||
|
||||
In dieser Arbeit stellt Jan Götte das Inertial Hardware Security Module (IHSM) vor, eine neue Architektur für
|
||||
kostengünstige Hardware-Sicherheitsmodule, die einen hohen aktiven Manipulationsschutz bieten und gleichzeitig
|
||||
Rechenleistungen unterstützen, dieim Vergleich zu herkömmlichen HSMs viel größer, schwerer und leistungsstärker sind. In
|
||||
einem IHSM wird das kostspielige und schwer zu beschaffende Manipulationserkennungsgitter eines herkömmlichen HSM durch
|
||||
ein Mesh aus einfachen Leiterplatten ersetzt, das sich mit hoher Geschwindigkeitum die Nutzlast dreht. Da sich das Mesh
|
||||
dreht, kann es nicht manipuliert werden, und die Sicherheit herkömmlicher Mesh, die in maßgeschneiderten
|
||||
Fertigungsprozessen hergestellt werden, kann mit viel einfacheren und kostengünstigeren Konstruktionstechnikenerreicht
|
||||
werden. Die Dissertation präsentiert Lösungen für wichtige technische Herausforderungen bei der Konstruktion von IHSMs,
|
||||
darunter ein hochsymmetrischesplanares Induktionsspulendesign für die rotierende drahtlose Energieübertragung und ein
|
||||
hochpräzises Überwachungssystem für kostengünstige Sicherheitsgitter.
|
||||
|
||||
Unter Anwendung der IHSM-Technologie schließt die Dissertation mit zwei Analysen von Anwendungsfällen, die durch die
|
||||
erhöhte Größe und Verlustleistungsfähigkeit von IHSMs ermöglicht werden. In der ersten Analyse wird ein IHSM-gesicherter
|
||||
Relaisknoten für Quantenschlüsselverteilungssysteme (QKD) vorgeschlagen, der deren praktische Implementierung über
|
||||
beliebige Entfernungen ermöglicht, wasaufgrund grundlegender physikalischer Einschränkungen vertrauenswürdige
|
||||
Relaisstationen erfordert. In der Studie werden IHSMs für solchehochsicheren QKD-Relais angepasst, indem der
|
||||
IHSM-Netzdurchgang mit einem sekundären manipulationssensitiven Netz gesichert wird. In diesem Aufbau wird
|
||||
ein Klammerdesign vorgeschlagen, das den Durchgang durch Glasfasern mit geringen Verlusten unterstützt.
|
||||
|
||||
Der zweite vorgeschlagene Anwendungsfall passt ein IHSM-Gehäuse an die Anforderungen hinsichtlich Größe, Leistung und
|
||||
Wärmeableitung eines Hochleistungsservers an, um gemeinsam genutzte sichere Multiparty-Computing-Workloads (MPC) zu
|
||||
unterstützen. MPC ist in der Praxis durch Netzwerkbandbreite und Latenzbedingungen eingeschränkt, die ohne physisch
|
||||
sichere Knoten nicht vermieden werden können. Herkömmliche HSMskönnen MPC-Workloads nicht bedienen, da ihre
|
||||
kryptografische Leistung um viele Größenordnungen zu gering ist. Ein durch IHSM gesicherter MPC-Knoten umgeht diese
|
||||
Einschränkungen und eröffnet ein neues Leistungsspektrum.
|
||||
\end{otherlanguage}
|
||||
|
||||
\chapter*{Abstract}
|
||||
\adjustmtc
|
||||
\addcontentsline{toc}{chapter}{Abstract}
|
||||
|
|
@ -50,8 +9,8 @@ Einschränkungen und eröffnet ein neues Leistungsspektrum.
|
|||
%model, and that the theoretical model is secure given universally accepted cryptographic assumptions. Despite
|
||||
|
||||
With cryptographic advancements and techniques like formal verification leading to increasingly secure software, the
|
||||
hardware level advances into the focus of contemporary computer security research. However, the state of the art in
|
||||
hardware security still often relies on the use of microelectronic integration to achieve security by obscurity over
|
||||
hardware level advances into the focus of contemporary applied computer security research. However, the state of the art
|
||||
in hardware security still often relies on the use of microelectronic integration to achieve security by obscurity over
|
||||
more fundamental security guarantees. System-level tamper protection is sometimes used, but remains relegated to niche
|
||||
applications due to the high cost and low performance of devices like Hardware Security Modules (HSMs).
|
||||
|
||||
|
|
@ -61,11 +20,11 @@ larger size, weight and power dissipation compared to conventional HSMs. In an I
|
|||
tamper-sensing mesh of a conventional HSM is replaced by a mesh made from simple PCBs that is rotating at high speed
|
||||
around the payload. Since the mesh is rotating, it cannot be manipulated, and the security of conventional meshes
|
||||
created in bespoke manufacturing processes can be achieved using much simpler and less expensive construction
|
||||
techniques. The thesis presents solutions to key engineering challenges in IHSM construction include a highly symmetric
|
||||
planar inductor design for rotating wireless power transfer and a high-fidelity monitoring system for low-cost security
|
||||
meshes.
|
||||
techniques. The thesis presents solutions to key engineering challenges in IHSM construction including a highly
|
||||
symmetric planar inductor design for rotating wireless power transfer and a high-fidelity monitoring system for low-cost
|
||||
security meshes.
|
||||
|
||||
Applying IHSM technology, the thesis concludes with two analyses of two use cases that are unlocked by the increased
|
||||
Applying IHSM technology, the thesis concludes with analyses of two use cases that are unlocked by the increased
|
||||
size and power dissipation capability of IHSMs. In the first analysis, an IHSM-secured relay node for Quantum Key
|
||||
Distribution (QKD) systems is proposed, enabling their practical implementation across arbitrary distances, which
|
||||
requires trusted relay stations due to fundamental physical limitations. In the study, IHSMs are adapted for such
|
||||
|
|
|
|||
|
|
@ -57,4 +57,7 @@ documentation of AI-generated materials dated September 22, 2025\cite{Recommenda
|
|||
where I used an LLM to edit parts of the text of this thesis as described above have not been explicitly labelled in the
|
||||
text. The LLM in this use assumes a similar role a human editor might assume reviewing the text.
|
||||
|
||||
Besides the use of LLMs as described above, a specialized machine translation tool was used to create the German
|
||||
translation of the abstract at the beginning of this thesis. This use is marked explicitly.
|
||||
|
||||
\chapterbibliography
|
||||
|
|
|
|||
49
main.bib
49
main.bib
|
|
@ -1510,8 +1510,7 @@
|
|||
date = {2025-04},
|
||||
url = {https://www.borderstep.de/wp-content/uploads/2025/06/EDNA-EE-of-servers-FINAL.pdf},
|
||||
langid = {english},
|
||||
organization = {International Energy Agency},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/IN6J87WC/Coroamă et al. - Past and Possible Future Trends.pdf}
|
||||
organization = {International Energy Agency}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@incollection{couteauSilverSilentVOLE2021,
|
||||
|
|
@ -2452,13 +2451,6 @@
|
|||
file = {/home/jaseg/Sync/Research/Zotero/2022_Götte_Scheuermann_Can’t Touch This.pdf}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@online{Goutimacocom84813320240417,
|
||||
title = {Go.Utimaco.Com/l/848133/2024-04-17/3ld3sv/848133/{{1713340754fcnmfM7d}}/u.trust\_{{GP}}\_{{HSM}}\_{{Se}}\_{{Series}}\_{{Datasheet}}\_{{EN}}.Pdf},
|
||||
url = {https://go.utimaco.com/l/848133/2024-04-17/3ld3sv/848133/1713340754fcnmfM7d/u.trust_GP_HSM_Se_Series_Datasheet_EN.pdf},
|
||||
urldate = {2025-10-27},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/FZ7VSMEV/u.trust_GP_HSM_Se_Series_Datasheet_EN.html}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@online{greenbergSignalMoreEncrypted2024,
|
||||
title = {Signal {{Is More Than Encrypted Messaging}}. {{Under Meredith Whittaker}}, {{It}}’s {{Out}} to {{Prove Surveillance Capitalism Wrong}}},
|
||||
author = {Greenberg, Andy},
|
||||
|
|
@ -3463,8 +3455,7 @@
|
|||
urldate = {2025-10-27},
|
||||
abstract = {We tested a low power 1U system with 16x and 4x DDR4 DIMMs to see the power consumption impact of using fewer RDIMMs in a server},
|
||||
langid = {american},
|
||||
organization = {ServeTheHome},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/2FADBUGE/ddr4-dimms-system-power-consumption-tested.html}
|
||||
organization = {ServeTheHome}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@online{KiCadEDA,
|
||||
|
|
@ -3802,17 +3793,6 @@
|
|||
file = {/home/jaseg/Sync/Research/Zotero/2012_Kryjak et al_FPGA implementation of camera tamper detection in real-time.pdf}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@misc{kumarIBMZ16Performance2025,
|
||||
title = {{{IBM}} Z16 {{Performance}} of {{Cryptographic Operations}}: {{Cryptographic Hardware}}: {{CPACF}}, {{CEX8S}} with {{Quantum-Safe CRYSTALS}} Algorithms},
|
||||
author = {Kumar, Dinesh},
|
||||
date = {2025-03},
|
||||
url = {https://www.ibm.com/docs/en/cryptocards?topic=4770-performance},
|
||||
urldate = {2025-10-27},
|
||||
langid = {english},
|
||||
organization = {IBM},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/NNWPQWCX/Kumar - (Cryptographic Hardware CPACF, CEX8S with Quantum.pdf}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@article{kvk2019,
|
||||
title = {Internet of Things Based Monitoring of Large Rotor Vibration with a Microelectromechanical Systems Accelerometer},
|
||||
author = {Koene, Ivar and Viitala, Raine and Kuosmanen, Petri},
|
||||
|
|
@ -5792,6 +5772,13 @@
|
|||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/BHBDVJAI/ki_empfehlung_kurz.en.pdf}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@online{RecommendationsUniversityState2025,
|
||||
title = {Recommendations of the {{University}} and {{State Library Darmstadt}} for {{Labelling}} and {{Documenting AI-generated Content}}},
|
||||
date = {2025-09-22},
|
||||
url = {https://www.ulb.tu-darmstadt.de/ki-doku},
|
||||
urldate = {2025-10-24}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@online{RefusingTechFascism,
|
||||
title = {Refusing {{Tech Fascism}} — {{Error}} 406 {{Tech Fascism Not Acceptable}}},
|
||||
url = {https://error417.expectation.fail/406/tech-fascism-not-acceptable/essay-refusing-tech-fascism-by-tante},
|
||||
|
|
@ -6909,8 +6896,7 @@ Archive 2: https://web.archive.org/web/20250510104017/https://de.linkedin.com/pu
|
|||
date = {2024-10},
|
||||
url = {https://cpl.thalesgroup.com/sites/default/files/content/product_briefs/luna-sa-network-attached-hsm-pb.pdf},
|
||||
urldate = {2025-10-27},
|
||||
organization = {Thales},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/62IF4C9R/luna-sa-network-attached-hsm-pb.pdf}
|
||||
organization = {Thales}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@article{tobisch2020,
|
||||
|
|
@ -6988,8 +6974,7 @@ Archive 2: https://web.archive.org/web/20250510104017/https://de.linkedin.com/pu
|
|||
urldate = {2025-10-27},
|
||||
abstract = {The SPEC Power benchmark offers valuable insights into the energy efficiency of server systems, allowing comparisons across various hardware and software configurations. Benchmark results are publicly available for hundreds of systems from different vendors, published since 2007. We leverage this data to perform an analysis of trends in x86 server systems, focusing on power consumption, energy efficiency, energy proportionality and idle power consumption. Through this analysis, we aim to provide a clearer understanding of how server energy efficiency has evolved and the factors influencing these changes.},
|
||||
eventtitle = {2024 {{IEEE International Conference}} on {{Cluster Computing Workshops}} ({{CLUSTER Workshops}})},
|
||||
keywords = {Benchmark testing,Computer architecture,Computer performance,Conferences,Energy efficiency,Focusing,Hardware,High performance computing,Market research,Performance analysis,Power demand,Processor energy efficiency,Servers,Software},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/T82VHY3I/10740865.html}
|
||||
keywords = {Benchmark testing,Computer architecture,Computer performance,Conferences,Energy efficiency,Focusing,Hardware,High performance computing,Market research,Performance analysis,Power demand,Processor energy efficiency,Servers,Software}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@online{tschirsichHackerHinOder0100,
|
||||
|
|
@ -7082,15 +7067,6 @@ Archive 2: https://web.archive.org/web/20250510104017/https://de.linkedin.com/pu
|
|||
file = {/home/jaseg/Sync/Research/Zotero/2019_Technology_Security Requirements for Cryptographic Modules.pdf}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@misc{Utrust_GP_HSM_Se_Series_Datasheet_ENpdf,
|
||||
title = {U.Trust {{General Purpose HSM Se-Series Datasheet}}},
|
||||
date = {2025-04},
|
||||
url = {https://utimaco.com/resources/downloads/data-sheets/utrust-general-purpose-hsm-se-series-datasheet},
|
||||
urldate = {2025-10-27},
|
||||
organization = {utimaco},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/FV32WI5N/u.trust_GP_HSM_Se_Series_Datasheet_EN.pdf}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@inproceedings{uzunCryptographicKeyDerivation2021,
|
||||
title = {Cryptographic {{Key Derivation}} from {{Biometric Inferences}} for {{Remote Authentication}}},
|
||||
booktitle = {Proceedings of the 2021 {{ACM Asia Conference}} on {{Computer}} and {{Communications Security}}},
|
||||
|
|
@ -8160,8 +8136,7 @@ Archive 2: https://web.archive.org/web/20250510104017/https://de.linkedin.com/pu
|
|||
abstract = {Litz wire planar spiral coils are widely used in inductive power transfer systems due to low power loss in high-frequency operation and low profile. However, the complicated structure of the litz wire coil imposes difficulties in estimating the frequency-dependent resistance and quality factor accurately. In this work, we present an 2D analytical model for calculating the frequency-dependent resistance and quality factor of multi-coil inductive power transfer systems based on superposition of different loss effects. Its accuracy is validated with multiple coils and litz wires over wide frequency range. Meanwhile, a fast and accurate multi-objective optimization method is developed to improve the product quality factor and coupling factor. From the optimization results, there are five factors affecting the quality factor and coupling factor. A set of design guidelines is proposed to cope with these design factors. The final prototypes show 33\textbackslash\% increase in quality factor and 23\textbackslash\% improvement in coupling factor compared with the state-of-the-art designs. Meanwhile, a 30W, 500kHz inductive power transfer system is designed with 91\textbackslash\% peak efficiency.},
|
||||
langid = {english},
|
||||
pubstate = {prepublished},
|
||||
keywords = {preprint},
|
||||
file = {/home/jaseg/Zotero/storage/ZAQTS252/Zhao et al. - 2023 - Design and Optimization of Litz-Wire Planar Spiral.pdf}
|
||||
keywords = {preprint}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@article{zhouHiddenVoiceCommands2019,
|
||||
|
|
|
|||
|
|
@ -27,10 +27,12 @@
|
|||
\input{titlepage.tex}
|
||||
|
||||
\frontmatter
|
||||
\input{abstract-de.tex}
|
||||
\input{abstract.tex}
|
||||
\input{ai-llm-use-disclosure.tex}
|
||||
\input{hsm-terminology-notes.tex}
|
||||
|
||||
\clearpage
|
||||
\tableofcontents
|
||||
\listoffigures
|
||||
\listoftables
|
||||
|
|
|
|||
Loading…
Add table
Add a link
Reference in a new issue