随着物联网和嵌入式设备的广泛普及，硬件安全性成为了保护数据和隐私的关键。Nordic Semiconductor的nRF52840 SoC作为一款支持多种无线协议的高性能芯片，被广泛应用于蓝牙5.4、NFC、Zigbee及Thread等领域。然而，近期研究揭示该芯片内置的Arm TrustZone CryptoCell 310 AES-128硬件加密引擎存在严重安全隐患，使得攻击者有机会通过电压故障注入手法直接恢复加密明文，从而威胁设备的整体安全防护体系。该漏洞的核心在于硬件加密模块在受到电压瞬态扰动时出现异常表现，导致加密数据在不同模式下（ECB、CBC、CTR）泄露明文信息，破坏了传统依赖密钥管理和初始化向量的安全边界。这一发现具有极高的安全警示意义，指出即使是硬件加密加速器也不能完全免疫物理攻击技术，尤其是在未采取充分防护措施的芯片设计中更为脆弱。区别于经典的差分故障分析攻击（DFA），利用多次错误密文进行密钥推断，该漏洞可以在单次故障注入后直接恢复明文，极大地降低了攻击难度和技术门槛。
研究者采用特殊定制的电压跳变装置，以无需拆卸芯片电容的方式形成可控故障环境，成功实现对AES加密过程的干扰。实验结果显示，故障发生时错误字节在密文中扩散，尤其在ECB加密模式下具备潜在的差分分析利用价值，这为后续高级攻击提供了可能。通过对故障产生机理的技术剖析，研究表明电压注入导致芯片内部数据路径状态错乱，使得加密引擎无法正常完成轮函数和数据替换操作，导致输出数据包含与原明文高度相关的错误信息。这不仅使传统的加密安全保障失效，同时暴露了设备在面对物理环境变化时的脆弱性。该漏洞影响Nordic Semiconductor nRF52840多个安全关键应用场景，尤其是在传输敏感信息和执行安全引导流程时，可能引发数据泄露及身份冒用风险。由于攻击需要一定的物理接触和专业电压故障注入设备，其实际利用门槛较高，但鉴于其对密钥管理策略的直接破坏作用，仍被评估为中等严重性。
厂商已于2024年11月接收报告，并与安全研究人员合作，于2025年4月公开披露此缺陷，体现了行业在硬件安全联合防护与快速响应方面的积极态度。针对该漏洞，安全专家建议在芯片设计层面增强故障检测机制，如引入异常电压监测、随机故障注入干扰与多级错误校验，提升对电压故障攻击的免疫力。此外，在应用软件层面应结合主动安全策略，包括多重加密算法冗余、动态密钥更新及硬件随机数发生器提升安全保障。未来，嵌入式系统厂商应重新审视硬件加密模块的安全模型，尤其针对物理攻击增设专门防护策略，确保设备能够抵御日益复杂的攻击手段。综观整个漏洞事件，凸显了硬件安全仍需持续创新，光依赖加密算法本身已无法完全保障系统安全。跨领域的安全研究合作成为提升芯片抗攻击能力的关键。
Nordic Semiconductor作为行业领先企业，及时与安全社区协作公开信息，促进了安全生态的健康发展，为其他芯片厂商提供了宝贵的经验教训。对于嵌入式系统开发者和安全研究者而言，此漏洞事件不仅是一个警示，更是推动硬件安全设计升级和强化的催化剂。面对多样化攻击威胁，唯有构建全方位、动态响应的安全防护体系，才能保障未来智能设备及物联网节点的数据安全和用户隐私不受侵害。综上所述，nRF52840系列芯片中存在的AES硬件加密引擎电压故障注入漏洞，揭示了硬件密码学安全防护中的挑战与不足。借助该研究的深刻分析，我们对硬件安全攻击手段有了更清晰认识，为嵌入式系统安全设计提供了重要的指导思想和对策建议。只有不断推动软硬件协同创新，强化对物理攻击的防御，才能构筑更加稳固的数字信息堡垒。
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