TPM 2.0如何在強(qiáng)硬的邊緣計(jì)算機(jī)中啟用基礎(chǔ)安全性

多年來，出現(xiàn)了大量的安全技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和其他嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)服務(wù)?？尚牌脚_(tái)模塊 （TPM） 是基于 IEEE 802.1x 身份驗(yàn)證框架的最突出的安全平臺(tái)之一，可輕松集成到低功耗邊緣計(jì)算設(shè)計(jì)中。

但是，在深入研究為什么邊緣計(jì)算機(jī)專門將 TPM 集成到其硬件中之前，了解此安全技術(shù)的工作原理非常重要。TPM 通過將安全芯片焊接到 PCB 上或?qū)?TPM 功能集成到芯片組中來實(shí)現(xiàn)，提供基于硬件的安全性，通過刻錄到芯片中的唯一、不可更改的根密鑰強(qiáng)制實(shí)施設(shè)備身份驗(yàn)證。它支持安全生成和存儲(chǔ)加密密鑰，以保護(hù)資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的信息。

在 TPM 解決方案中，根密鑰加密其他應(yīng)用程序生成的其他加密密鑰，并通過加密文件、文件夾和驅(qū)動(dòng)器來加密這些密鑰，從而獲得額外的保護(hù)層。這使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠在數(shù)據(jù)隱私控制數(shù)量成倍增加時(shí)創(chuàng)建強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保護(hù)。

GDPR、HIPAA 和 PCI-DSS 等數(shù)據(jù)隱私控制涵蓋個(gè)人身份信息 （PII） 和受保護(hù)的健康信息 （PHI），以防止連接設(shè)備中的信息處理不當(dāng)。僅GDPR就對(duì)一些最大的公司造成了五億美元的罰款。

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

TPM 2.0 安全功能

2009 年首次標(biāo)準(zhǔn)化的安全模塊已從原始 TPM 1.2 版本演變而來，以適應(yīng)計(jì)算處理的最新進(jìn)展。TPM 2.0 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)新功能，包括算法互換性，而不是依賴單個(gè)哈希算法 SHA-1，以及增強(qiáng)的簽名數(shù)據(jù)，以允許對(duì) PIN、生物識(shí)別和 GPS 數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證支持。

接下來，添加密碼身份驗(yàn)證繞過了在需要較低保護(hù)級(jí)別的應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證軟件，并且此功能靈活性在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)中大有幫助。密鑰管理方面也有改進(jìn)，以便可以將身份驗(yàn)證密鑰委派給有限或有條件的使用。

這些安全功能在現(xiàn)在面臨黑客攻擊的暴力破解的邊緣設(shè)備中至關(guān)重要。例如，需要保護(hù)遠(yuǎn)程位置的不受監(jiān)控的設(shè)備，防止未經(jīng)授權(quán)的各方安裝惡意軟件。這可能會(huì)損壞或泄露數(shù)據(jù)，或者可用于操縱系統(tǒng)。

以連接的監(jiān)控系統(tǒng)為例，除了視頻和圖像外，在缺乏適當(dāng)加密的情況下，還有很多附帶的信息可能會(huì)泄露或被破壞。同樣，來自面部識(shí)別掃描儀的生物識(shí)別數(shù)據(jù)或與銷售點(diǎn)（PoS）信息亭或銀行監(jiān)控服務(wù)相關(guān)的財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)可能會(huì)受到損害，從而導(dǎo)致公共和私人組織的嚴(yán)厲處罰。

堅(jiān)固邊緣的 TPM 2.0

上面的示例演示了 TPM 技術(shù)的必要性，以確保從連接的設(shè)備到邊緣再到云的數(shù)據(jù)都經(jīng)過加密。在工業(yè)和任務(wù)關(guān)鍵型基礎(chǔ)設(shè)施中，數(shù)據(jù)泄露和未經(jīng)授權(quán)的系統(tǒng)訪問可能會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性后果，這一點(diǎn)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，導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)處罰，導(dǎo)致訴訟和損害公司聲譽(yù)。對(duì)于制造和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，STUXNET蠕蟲展示了成功安裝惡意軟件可能對(duì)運(yùn)營技術(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(jī)械，閥門和傳感器的幾行流氓代碼，這些代碼可能會(huì)對(duì)人類造成傷害，并對(duì)設(shè)備造成廣泛損壞和災(zāi)難性的環(huán)境破壞。

Premio堅(jiān)固耐用的邊緣計(jì)算機(jī)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。此安全保護(hù)可在計(jì)算機(jī)的 BIOS 中輕松啟用，并且可以為遠(yuǎn)程邊緣部署打開。Premio堅(jiān)固耐用的邊緣計(jì)算機(jī)提供的另一個(gè)獨(dú)特功能是可擴(kuò)展的GigE網(wǎng)絡(luò)模塊，可提供多達(dá)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(gè)英特爾以太網(wǎng)控制器 i210 和 i350，這是英特爾的通用網(wǎng)絡(luò)控制器，也可用于承受沖擊和振動(dòng)的 m12 鎖定連接器應(yīng)用。這兩個(gè)以太網(wǎng)控制器都有助于為緊湊型堅(jiān)固邊緣計(jì)算機(jī)中的多個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 1000Base-T 接口（IEEE 802.3ab 標(biāo)準(zhǔn)）提供基本構(gòu)建模塊。

這些可升級(jí)的網(wǎng)絡(luò)模塊同時(shí)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，以顯示入站和出站流量上發(fā)生的情況。PoE 連接允許戰(zhàn)略性地放置監(jiān)控?cái)z像頭、門禁系統(tǒng)和安全警報(bào)系統(tǒng)，由于其用于電源和連接的單電纜設(shè)計(jì)，不受可用資源的任何限制。

這種基于 TPM 的解決方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在作為硬件安全錨的同時(shí)，它探索了在操作系統(tǒng) （OS） 級(jí)別構(gòu)建的安全功能，以增強(qiáng)邊緣計(jì)算機(jī)的信任鏈。

TPM 的基礎(chǔ)安全性

最后，當(dāng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)層時(shí)，Microsoft Windows 10 IoT具有一整套安全功能，這些功能可以構(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)上創(chuàng)建大量功能，在安全領(lǐng)域做出了重大推動(dòng)，這些功能被納入TPM模塊。

這也顯示了內(nèi)置于邊緣計(jì)算機(jī)中的 TPM 如何提供提供眾多關(guān)鍵功能的安全基礎(chǔ)。特別是對(duì)于通常部署在不定期監(jiān)控的區(qū)域的堅(jiān)固邊緣計(jì)算機(jī)，因此由于遠(yuǎn)程部署，它們?nèi)菀资艿酱鄹?。TPM 提供的基礎(chǔ)安全性可確保這些堅(jiān)固的邊緣計(jì)算機(jī)以某種方式運(yùn)行，或者根本不運(yùn)行。

審核編輯：郭婷