保護物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 設(shè)備安全是每個人的首要任務(wù)——至少看起來如此。無論你往哪里看，都會有一個關(guān)于更多受損設(shè)備的新故事，再次提醒每個人問題的嚴(yán)重性。對于如何正確保護此類設(shè)備，似乎還有很多困惑。顯然，這不能通過 PC 時代的做法來實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備沒有防病毒 （AV） 軟件解決方案，除非設(shè)備具有強大的處理器和足夠的內(nèi)存，當(dāng)然，絕大多數(shù)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)，并且必須在設(shè)計中進(jìn)行。它需要以隔離和保護關(guān)鍵信息、數(shù)據(jù)和代碼的方式來完成。它的設(shè)計和實施還應(yīng)考慮到設(shè)備所在的系統(tǒng)。

但究竟什么是基礎(chǔ)安全？

基礎(chǔ)安全不是一些抽象的概念。相反，它涉及特定技術(shù)和流程的實施，例如硬件信任根、安全啟動、硬件加密、驗證其他設(shè)備和應(yīng)用程序的能力以及受信任的補救措施。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內(nèi)的完整性至關(guān)重要，原因很簡單，受感染的啟動過程允許黑客注入惡意軟件或完全替換固件，從而使整個連接系統(tǒng)易受攻擊。安全啟動過程還通過提供必要的信任程度，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。

簡而言之，安全啟動過程可防止在設(shè)備上電時執(zhí)行未經(jīng)授權(quán)的代碼，并防止暴露嵌入式啟動代碼和軟件 IP。可以通過許多不同的方式來完成安全引導(dǎo)過程，包括使用數(shù)字簽名的二進(jìn)制文件、安全和受信任的引導(dǎo)加載程序、引導(dǎo)文件加密和安全微處理器。

雖然大多數(shù)安全啟動聲明都圍繞數(shù)字簽名的啟動文件，但除非這些簽名可以使用某種不可變的信任根進(jìn)行驗證，否則它并不安全。在這里，我們不打算深入研究安全啟動的機制，而是安排設(shè)備設(shè)計人員在實施安全啟動過程時必須考慮的因素。這些包括：

保護 IP –不保護公司知識產(chǎn)權(quán)（代碼）的安全啟動過程不會提供真正的商業(yè)利益。但是，如果實施得當(dāng)，可以保護諸如專有算法之類的軟件 IP 免受黑客攻擊。

受信任的修復(fù)——在設(shè)備出現(xiàn)故障或受損的情況下安全修復(fù)的能力是一項關(guān)鍵能力，它依賴于安全啟動過程，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(fù)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。有效載荷的來源和有效載荷本身必須在應(yīng)用之前進(jìn)行驗證，并且通過正確實施的安全引導(dǎo)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(jìn)行連接時都通過云進(jìn)行身份驗證。

使用 TrustZone 和 TEE 實施安全啟動

ARM 的 TrustZone 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)用處理器，該設(shè)備包含兩個操作系統(tǒng) （OS） – 可信執(zhí)行環(huán)境 （TEE） ），這是一個安全操作系統(tǒng)，可管理對設(shè)備安全區(qū)域的訪問，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 在安全引導(dǎo)過程中起著關(guān)鍵作用，因為 TEE 在初始 ROM 引導(dǎo)之后但在 REE 之前引導(dǎo)。事實上，TEE 可以將 REE 作為引導(dǎo)序列的一部分進(jìn)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提供了許多資源來說明 TrustZone for IoT 的用途。自從 ARM 最近通過一組擴展將該技術(shù)提供給基于 MCU 的設(shè)備以來，人們對 TrustZone 的興趣一直在穩(wěn)步增長（更多信息請參見文章“使用 ARM TrustZone for v8-M 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列出所有安全注意事項。畢竟，安全是一種策略，而不是復(fù)選框。

審核編輯：郭婷