物聯(lián)網(wǎng)安全始于安全啟動

保護物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)備是每個人的首要任務(wù)，至少看起來是這樣。無論你在哪里看，都有一個關(guān)于更多受損設(shè)備的新故事，再次提醒每個人問題的嚴重性。似乎也有很多關(guān)于如何正確保護此類設(shè)備的困惑。顯然，PC時代的實踐無法實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備沒有防病毒（AV）軟件解決方案，除非該設(shè)備具有強大的處理器和足夠的內(nèi)存，當然，絕大多數(shù)設(shè)備都沒有。在后PC時代，安全實踐也必須發(fā)展。

后PC時代的安全必須是設(shè)備的基礎(chǔ)，并且必須設(shè)計進去。它需要以隔離和保護關(guān)鍵信息，數(shù)據(jù)和代碼的方式完成。它還應(yīng)該在設(shè)計和實現(xiàn)時考慮到設(shè)備將所在的系統(tǒng)。

但究竟什么是基本安全性？

基礎(chǔ)安全性不是一些抽象的概念。相反，它涉及特定技術(shù)和過程的實現(xiàn)，例如硬件信任根、安全啟動、硬件加密、對其他設(shè)備和應(yīng)用程序進行身份驗證的能力以及受信任的修正。其中，安全啟動過程可能是最關(guān)鍵的。

安全啟動：基礎(chǔ)知識和優(yōu)勢

實施安全啟動過程對于設(shè)備在其整個生命周期中的完整性至關(guān)重要，原因很簡單，即受損的啟動過程允許黑客注入惡意軟件或完全替換固件，從而使整個連接的系統(tǒng)容易受到攻擊。安全啟動過程還通過提供必要的信任度使其他安全功能成為可能。實際上，安全啟動過程對于在整個系統(tǒng)中擴展信任根至關(guān)重要。

最簡單的方法是，安全啟動過程可防止在設(shè)備通電時執(zhí)行未經(jīng)授權(quán)的代碼，并防止嵌入式啟動代碼和軟件 IP 的暴露。安全啟動過程可以通過許多不同的方式完成，包括使用數(shù)字簽名的二進制文件、安全和受信任的啟動加載程序、啟動文件加密和安全微處理器。

雖然大多數(shù)安全啟動聲明都以數(shù)字簽名的啟動文件為中心，但除非這些簽名可以使用某種不可變的信任根進行驗證，否則它并不安全。在這里，我們不打算深入探討安全啟動的機制，而是布局設(shè)備設(shè)計人員在實現(xiàn)安全啟動過程時必須考慮的注意事項。這些包括：

保護知識產(chǎn)權(quán) – 不保護公司知識產(chǎn)權(quán)（代碼）的安全啟動過程不會帶來真正的業(yè)務(wù)利益。但是，如果實施得當，可以保護專有算法等軟件IP免受黑客攻擊。

可信修復(fù) –在設(shè)備發(fā)生故障或受損的情況下進行安全修復(fù)的能力是一項關(guān)鍵能力，它依賴于具有安全啟動過程，該過程檢查使用信任根啟動的固件映像的有效性。

安全固件更新 –驗證旨在替換現(xiàn)有固件映像的傳入有效負載對于在整個系統(tǒng)生命周期內(nèi)保持設(shè)備完整性至關(guān)重要。在應(yīng)用之前，必須驗證有效負載的源和有效負載本身，并且通過正確實現(xiàn)的安全啟動過程，驗證失敗會導(dǎo)致安全回滾到已知的已驗證映像。

與云資源的安全連接 –安全啟動過程可確保設(shè)備在每次嘗試通過使用嵌入式密鑰和證書進行連接時都通過云進行身份驗證。

使用信任區(qū)和 TEE 實現(xiàn)安全啟動

ARM 的信任區(qū)技術(shù)特別適合支持安全啟動過程。如果應(yīng)用程序使用配備 ARM TrustZone 的設(shè)備（從最近發(fā)布的 Cortex-M23 和 -M33 微控制器 （MCU） 到 Cortex-A 級應(yīng)用程序處理器），則該設(shè)備包含兩個操作系統(tǒng) （OS） – 可信執(zhí)行環(huán)境 （TEE），它是一個安全操作系統(tǒng)，用于管理對設(shè)備安全安全隔區(qū)的訪問，以及執(zhí)行主要應(yīng)用程序的豐富操作系統(tǒng)或豐富執(zhí)行環(huán)境 （REE）。

TEE 在安全啟動過程中起著關(guān)鍵作用，因為 TEE 在初始 ROM 啟動之后但在 REE 之前啟動。實際上，TEE 可以將 REE 作為引導(dǎo)序列的一部分進行引導(dǎo)，這樣做可以驗證 REE 映像，以便在必要時采取補救措施。

ARM 提供了許多資源，這些資源說明了信任區(qū)在物聯(lián)網(wǎng)中的實用性。自從 ARM 最近通過一系列擴展將該技術(shù)提供給基于 MCU 的設(shè)備以來，對信任區(qū)的興趣穩(wěn)步增加（有關(guān)此內(nèi)容的更多信息，請參閱文章“使用適用于 v8-M 的 ARM 信任區(qū)保護邊緣”）。

安全啟動：策略，而不是復(fù)選框

總而言之，安全啟動對于在設(shè)備的整個生命周期內(nèi)保持設(shè)備完整性至關(guān)重要。重要的是，設(shè)備架構(gòu)師和應(yīng)用程序設(shè)計人員在定義安全啟動過程之前會列出所有安全注意事項。畢竟，安全性是一種策略，而不是一個復(fù)選框。

審核編輯：郭婷