TPM 2.0如何在堅固的邊緣計算機中實現(xiàn)基礎(chǔ)安全

多年來，已經(jīng)出現(xiàn)了大量的安全技術(shù)來服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 和其他嵌入式系統(tǒng)設(shè)計?？尚牌脚_模塊 （TPM） 是最突出的安全平臺之一，它基于 IEEE 802.1x 身份驗證框架，可以輕松集成到低功耗邊緣計算設(shè)計中。

但是，在深入研究邊緣計算機為何專門將 TPM 集成到其硬件中之前，了解這種安全技術(shù)的工作原理非常重要。TPM 通過將安全芯片焊接到 PCB 上或通過將 TPM 功能集成到芯片組中來實現(xiàn)，提供基于硬件的安全性，以通過刻錄到芯片中的唯一、不可更改的根密鑰來執(zhí)行設(shè)備身份驗證。它支持加密密鑰的安全生成和存儲，以保護資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的信息。

在 TPM 解決方案中，根密鑰對其他應(yīng)用程序生成的其他加密密鑰進行加密，這些密鑰通過加密文件、文件夾和驅(qū)動器來獲得額外的保護。這使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員能夠在數(shù)據(jù)隱私控制數(shù)量成倍增加的時候創(chuàng)建強大的數(shù)據(jù)保護。

GDPR、HIPAA 和 PCI-DSS 等數(shù)據(jù)隱私控制涵蓋個人身份信息 （PII） 和受保護的健康信息 （PHI），以防止連接設(shè)備中的信息處理不當。僅 GDPR 一項就對一些大公司造成了 50 億美元的罰款。

在嵌入式設(shè)計（尤其是低功耗邊緣計算機）中普遍使用 TPM 的另一個原因是TPM 2.0解決方案的可用性，可解決嵌入式系統(tǒng)中的現(xiàn)代安全威脅。

TPM 2.0 安全功能

2009 年首次標準化的安全模塊已從最初的 TPM 1.2 版本演變?yōu)檫m應(yīng)計算處理的最新進展。TPM 2.0 標準實現(xiàn)了多項新功能，包括算法可互換性，而不是依賴單一的散列算法 SHA-1，以及增強的簽名數(shù)據(jù)以允許對 PIN、生物識別和 GPS 數(shù)據(jù)的驗證支持。

接下來，密碼身份驗證的添加繞過了在需要較低保護級別的應(yīng)用程序中實施身份驗證軟件，這種功能靈活性在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中大有幫助。密鑰管理也有所改進，因此可以將身份驗證密鑰委托給有限或有條件的使用。

這些安全功能對于現(xiàn)在面臨黑客攻擊蠻力的邊緣設(shè)備至關(guān)重要。例如，需要保護位于遠程位置的不受監(jiān)控的設(shè)備免受未經(jīng)授權(quán)的第三方安裝惡意軟件的影響。這可能會破壞或泄露數(shù)據(jù)，或者可以用來操縱系統(tǒng)。

以連接的監(jiān)控系統(tǒng)為例，除了視頻和圖像，還有很多伴隨信息在沒有足夠加密的情況下可能被泄露或破壞。同樣，來自面部識別掃描儀的生物特征數(shù)據(jù)或與銷售??點 （PoS） 信息亭或銀行監(jiān)控服務(wù)相關(guān)的財務(wù)數(shù)據(jù)可能會受到損害，從而導(dǎo)致對公共和私人組織的嚴厲處罰。

堅固邊緣的 TPM 2.0

上面的示例說明了 TPM 技術(shù)需要確保數(shù)據(jù)從連接的設(shè)備到邊緣到云的加密。在數(shù)據(jù)泄露和未經(jīng)授權(quán)的系統(tǒng)訪問可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果的工業(yè)和關(guān)鍵任務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施中，這一點更為重要。

從邊緣設(shè)備泄露或破壞的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致違反 GDPR、CCPA 和 HIPAA 等隱私控制，從而導(dǎo)致嚴重的經(jīng)濟處罰、訴訟和損害公司聲譽。對于制造和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，STUXNET 蠕蟲演示了成功安裝惡意軟件可能對操作技術(shù) （OT） 和網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)造成的物理損失。TPM 技術(shù)可以阻止能夠操縱機械、閥門和傳感器的幾行流氓代碼，這些代碼可能對人類造成傷害，以及對設(shè)備的廣泛損壞和災(zāi)難性的環(huán)境破壞。

Premio 堅固耐用的邊緣計算機在主板上集成了 TPM 2.0 模塊，以采用關(guān)鍵的硬件安全加密。這種安全保護很容易在計算機的 BIOS 中啟用，并且可以打開以進行遠程邊緣部署。Premio 堅固的邊緣計算機提供的另一個顯著特點是可擴展的 GigE 網(wǎng)絡(luò)模塊，可提供多達 x18 以太網(wǎng)連接（x2 板載/x4 四端口模塊）。這些即插即用模塊基于兩個英特爾以太網(wǎng)控制器 i210 和 i350，這是一種來自英特爾的通用網(wǎng)絡(luò)控制器，并且還提供在遭受沖擊和振動的 m12 鎖定連接器應(yīng)用中。這兩種以太網(wǎng)控制器都有助于促進緊湊型堅固邊緣計算機中多個標準 1000Base-T 接口（IEEE 802.3ab 標準）的基本構(gòu)建塊。

這些可升級的網(wǎng)絡(luò)模塊支持 LAN 和以太網(wǎng)供電 （PoE） 設(shè)備，但 i350 芯片組版本專門支持安全檢查，顯示入站和出站流量的情況。PoE 連接允許戰(zhàn)略性地放置監(jiān)控攝像頭、訪問控制系統(tǒng)和安全警報系統(tǒng)，而不受任何可用資源的限制，因為其電源和連接采用單電纜設(shè)計。

這種基于 TPM 的解決方案的另一個優(yōu)點是，作為硬件安全錨，它探索了在操作系統(tǒng) （OS） 級別構(gòu)建的安全功能，以增強邊緣計算機的信任鏈。

TPM 的基礎(chǔ)安全性

最后，當嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)層時，Microsoft Windows 10 IoT具有一整套安全功能，可以構(gòu)建在支持安全的硬件和固件之上。Windows 10 IoT 通過在操作系統(tǒng)之上創(chuàng)建大量功能，在安全領(lǐng)域取得了重大進展，這些功能被納入 TPM 模塊。

這也顯示了邊緣計算機中內(nèi)置的 TPM 如何提供服務(wù)于眾多關(guān)鍵功能的安全基礎(chǔ)。特別是對于經(jīng)常部署在不定期監(jiān)控的區(qū)域的堅固邊緣計算機，由于其遠程部署，它們很容易被篡改。TPM 提供的基礎(chǔ)安全性可確保這些堅固耐用的邊緣計算機以某種方式運行，或者根本不運行。

審核編輯：郭婷