در سالهای اخیر، استفاده از الگوریتمهای قدرتمندی مانند AES به یک استاندارد تبدیل شده است. اما در عمل، امنیت تنها به قدرت الگوریتم وابسته نیست. آنچه امنیت را تعیین میکند، محیط اجرا و معماری پیادهسازی است.
در شبکههای صنعتی (OT) و زیرساختهای حیاتی، جایی که توقف سرویس یا نفوذ میتواند پیامدهای عملیاتی و حتی فیزیکی داشته باشد، امنیت باید در سطح طراحی سیستم تضمین شود — نه صرفاً در سطح نرمافزار.
اینجاست که تفاوت میان رمزنگاری نرمافزاری و سختافزاری اهمیت پیدا میکند.
در مدل نرمافزاری، عملیات رمزگذاری در بستر سیستمعامل عمومی انجام میشود. این یعنی:
Kernel در فرآیند دخیل است
کلید رمزنگاری در حافظه سیستم قرار میگیرد
فرآیندهای دیگر در همان محیط اجرا میشوند
آسیبپذیریهای سیستمعامل میتوانند امنیت را تحت تأثیر قرار دهند
در چنین معماریای، مهاجم برای دستیابی به داده لازم نیست الگوریتم را بشکند؛ کافی است از یک ضعف در سیستمعامل یا حافظه بهرهبرداری کند.
در محیطهای IT عمومی، این ریسک با Patch مستمر مدیریت میشود. اما در بسیاری از شبکههای صنعتی، بهروزرسانی مداوم نه ساده است و نه کمهزینه.
وقتی رمزنگاری در بستر سیستمعامل اجرا میشود، سطح حمله شامل موارد زیر است:
Kernel Space
User Space
Driverها
APIها
RAM
سرویسهای جانبی
هر یک از این لایهها میتواند نقطه ورود باشد. در نتیجه، امنیت رمزنگاری نرمافزاری عملاً به امنیت کل سیستم وابسته میشود.
در زیرساختهای حیاتی، چنین وابستگی گستردهای یک ریسک معماری محسوب میشود.
رمزنگاری سختافزاری دقیقاً با هدف حل همین مشکل طراحی شده است.
در این معماری:
عملیات رمزگذاری در یک ماژول اختصاصی انجام میشود
سیستمعامل عمومی در فرآیند دخیل نیست
محیط اجرای عمومی حذف میشود
دامنه حمله بهشدت محدود میشود
در بسیاری از طراحیهای صنعتی، این تجهیزات بهصورت OS-less هستند؛ یعنی فاقد سیستمعامل عمومیاند و تنها وظیفه آنها اجرای عملیات رمزنگاری است.
این طراحی باعث میشود بسیاری از حملات مبتنی بر Exploitهای سیستمعامل اساساً کاربردی نداشته باشند.
مهمترین دارایی در هر سامانه رمزنگاری، کلید است.
در مدل نرمافزاری، کلید ممکن است در RAM قرار گیرد و در معرض حملاتی مانند:
Memory Dump
Cold Boot
Side-Channel
Privilege Escalation انواع
باشد.
در مدل سختافزاری، کلید میتواند در یک محیط ایزوله نگهداری شود که سیستمعامل عمومی به آن دسترسی مستقیم ندارد. این موضوع احتمال استخراج کلید را به شکل محسوسی کاهش میدهد.
به همین دلیل، در صنایع حساس از HSMها (Hardware Security Module) برای مدیریت امن کلید استفاده میشود — رویکردی که مبتنی بر ایزولهسازی سختافزاری است.
در شبکههای OT، امنیت فقط به معنای محرمانگی نیست؛ بلکه تداوم سرویس نیز حیاتی است.
رمزنگاری سختافزاری به دلیل حذف وابستگی گسترده به سیستمعامل عمومی:
احتمال Crash نرمافزاری را کاهش میدهد
رفتار پایدارتر و قابل پیشبینیتری ارائه میدهد
برای عملکرد مداوم 24/7 مناسبتر است
در محیطهایی مانند نیروگاهها، صنایع نفت و گاز یا سامانههای کنترلی، این مزیت عملیاتی تعیینکننده است.
اگر هدف صرفاً رمزگذاری داده در یک شبکه IT عمومی باشد، راهکار نرمافزاری میتواند کافی باشد.
اما اگر:
سطح تحمل ریسک پایین باشد
Patch کردن دشوار باشد
پایداری عملیاتی حیاتی باشد
کاهش سطح حمله اولویت داشته باشد
آنگاه رویکرد سختافزاری یک مزیت ساختاری ایجاد میکند.
به همین دلیل است که در بسیاری از معماریهای امنیتی پیشرفته در حوزه OT و ICS، استفاده از رمزنگاری سختافزاری بهتدریج به رویکرد غالب تبدیل شده است — رویکردی که بر کاهش سطح حمله، ایزولهسازی کلید و طراحی امنیت در سطح معماری تمرکز دارد.
راهکارهای رمزنگاری سختافزاری صنعتی (مانند EMX-6) ارائهشده توسط پرتو ارتباط صبا نیز بر همین اصول طراحی شدهاند: امنیت مبتنی بر ایزولهسازی، کاهش وابستگی نرمافزاری و پایداری عملیاتی برای زیرساختهای حساس.
