硬件安全對于一個(gè)事物的世故互聯(lián)網(wǎng)

即使坐在在互聯(lián)網(wǎng)上最小的設(shè)備是黑客試圖竊取信息，潛在的目標(biāo)偽造數(shù)據(jù)，或者損壞或禁用該設(shè)備本身。在人們的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展可信計(jì)算的原則，現(xiàn)在供電的低成本，低功耗的基于硬件的安全物聯(lián)網(wǎng)。

對容易被破解物聯(lián)網(wǎng)

各類組織正在成為熱衷于利用物聯(lián)網(wǎng)（IOT）互聯(lián)網(wǎng)精簡活動(dòng)，降低成本，提高盈利能力。微型，低成本，低功耗的智能“東西”，可以方便地連接到互聯(lián)網(wǎng)，開放是根本無法抗拒的工程師不得不探索新的技術(shù)途徑的可能性，也為誰看到機(jī)會(huì)，以增加銷售，提高企業(yè)管理者操作。消費(fèi)者，同時(shí)，通過“酷”的因素，帶有控制智能設(shè)備使用移動(dòng)產(chǎn)品的遠(yuǎn)程，并有機(jī)會(huì)以減少家庭支出的誘惑。

在興奮之余，然而，一個(gè)關(guān)鍵的問題可能被忽視了。安能為開發(fā)商爭相打造先進(jìn)的新產(chǎn)品，并推出他們給客戶一個(gè)低優(yōu)先級，并且也很可能不會(huì)是一個(gè)核心技能。至于應(yīng)用的IoT而言，它可以是難以確定黑客可以具有在獲得的設(shè)備的興趣。但是，建立連接是容易的，如果設(shè)備沒有正確地固定黑客能夠獲得有價(jià)值的信息，例如用戶口令簡單地通過觀察數(shù)據(jù)流。

研究人員在賽門鐵克進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過攔截健身追蹤器和路人的智能手機(jī)之間的藍(lán)牙傳輸?shù)墓矆鏊＝孬@該數(shù)據(jù)包含用于連接所述佩戴者的設(shè)備未編碼的密碼。由于許多人使用相同的密碼多次登錄，在黑客手中的這些信息都可以留下重要的資產(chǎn)遭受未經(jīng)授權(quán)的訪問，如財(cái)務(wù)賬目或保存在云中的個(gè)人數(shù)據(jù)。

最近的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，報(bào)道了英國廣播公司，暴露出安全漏洞在西班牙使用的智能電表。嵌入在軟件加密密鑰被發(fā)現(xiàn)是很方便。黑客知道這些按鍵都可以通過欺騙的傳輸從儀表發(fā)送虛假的使用數(shù)據(jù)達(dá)能源盜竊。

產(chǎn)品開發(fā)人員可以通過配置連接軟件，如通過更改默認(rèn)設(shè)置，以防止使敏感數(shù)據(jù)，如端口號(hào)容易獲得的應(yīng)用程序時(shí)，作出正確的安全選擇防止一些這些漏洞。此外，新的安全補(bǔ)丁軟件，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器正在不斷地發(fā)行，因?yàn)槿觞c(diǎn)被發(fā)現(xiàn)和糾正。

即便如此，基于軟件的安全性仍然很容易受到某些類型的攻擊。如果可訪問的裝置，它可以是可能克隆設(shè)備或通過加載惡意改變它的行為。這可以讓未經(jīng)授權(quán)的用戶利用該設(shè)備的控制，并開展各種活動(dòng)，如將信息傳遞給敵對方，或者完全禁用該設(shè)備。重放攻擊構(gòu)成另一類型的威脅，通過攔截一個(gè)客戶端和主機(jī)之間，以及不良的安全的密碼交換重復(fù)使用密碼來訪問網(wǎng)絡(luò)。

信任的硬件根

克隆或感染的設(shè)備與惡意代碼很難有效防止單獨(dú)使用基于軟件的安全性。在PC世界中，個(gè)人用戶，特別是企業(yè)，一直容易受到這些類型的攻擊，這是針對一個(gè)非常低的水平，使軟件的安全措施常常不能檢測到它們。一個(gè)例子是的bootkit惡意軟件，從而會(huì)破壞引導(dǎo)序列造成設(shè)備加載并運(yùn)行惡意代碼。這種攻擊不能使用較高級別的基于軟件的安全性防止。

可信計(jì)算的概念出現(xiàn)，處理到基于PC的設(shè)備，這些低于軟件的安全威脅?？尚庞?jì)算集團(tuán)制定了一些規(guī)范，旨在防止克隆或損壞個(gè)人計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中。其中之一是可信平臺(tái)模塊（TPM），這是在一個(gè)獨(dú)立的安全微控制器實(shí)現(xiàn)，或者可以在設(shè)備內(nèi)被集成如存儲(chǔ)器。

該TPM具有多項(xiàng)功能，其中包括預(yù)啟動(dòng)身份驗(yàn)證，這樣可以防止未經(jīng)授權(quán)的用戶可引導(dǎo)盤，使機(jī)器被黑客攻破啟動(dòng)機(jī)器。在TPM還支持基于軟件的安全性，例如通過在引導(dǎo)時(shí)驗(yàn)證所述平臺(tái)的完整性并提供加密密鑰安全存儲(chǔ)的硬盤驅(qū)動(dòng)器加密。

通過提供手段來驗(yàn)證平臺(tái)的行為，因?yàn)樗鼞?yīng)該在TPM有助于建立信任的硬件根源。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在TPM上執(zhí)行系統(tǒng)的固件，軟件和配置數(shù)據(jù)測量執(zhí)行開始之前，并且比較與安全地存儲(chǔ)在芯片上預(yù)期值的測量結(jié)果。的軟件或固件允許運(yùn)行僅當(dāng)值的相應(yīng)組匹配。如果檢測到不匹配，該系統(tǒng)可以回滾所討論的模塊為上次已知的良好狀態(tài)。

保護(hù)通過散列

測量的系統(tǒng)值和其它保密數(shù)據(jù)諸如加密密鑰通過散列安全地存儲(chǔ)在TPM。在TPM執(zhí)行密碼散列函數(shù)固定長度的所測量的數(shù)據(jù)或消息，其產(chǎn)生的結(jié)果，或者稱為摘要。此消化然后被存儲(chǔ)并與已知的正確的摘要已存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。的加密散列函數(shù)的這種性質(zhì)使得它實(shí)際上不可能產(chǎn)生一個(gè)給定值的摘要，或修改的消息，而不改變它的摘要。這有效地防止篡改或非法替換的軟件，即使在非常低的水平在堆棧，如系統(tǒng)BIOS。此外，TPM是耐在預(yù)引導(dǎo)認(rèn)證暴力攻擊。

TPM時(shí)，像PC應(yīng)用英飛凌SLB9635安全控制器，連接到通過低引腳數(shù)（LPC）接口的主要處理子系統(tǒng)。在內(nèi)部，TPM是與功能，諸如隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（RNG）和密碼協(xié)處理器一起運(yùn)行的主CPU，這使設(shè)備能夠執(zhí)行密碼散列算法，如SHA-1的高速的微控制器。該TPM還可以生成加密簽名，如RSA簽名速度非?？臁＿@些數(shù)字簽名允許系統(tǒng)來驗(yàn)證所接收的消息的發(fā)送者。圖1顯示了愛特梅爾AT97SC3204，它類似于英飛凌SLB9635一個(gè)TPM的內(nèi)部功能。這兩款器件都實(shí)現(xiàn)了可信計(jì)算組TPM規(guī)范1.2版本。

典型的TPM的PC安全應(yīng)用功能模塊圖片

圖1：一個(gè)典型的TPM用于PC安全性應(yīng)用的功能塊，表示用于連接到PC LPC接口。

可信計(jì)算的嵌入式系統(tǒng)

體現(xiàn)這些TPM的可信計(jì)算原理也適用于嵌入式系統(tǒng)，例如低功耗，資源受限的IoT設(shè)備訪問。愛特梅爾AT97SC3204T是，提供了一個(gè)2線I2C連接到主機(jī)處理系統(tǒng)的AT97SC3204的變體。相比于LPC接口，I 2 C是更常用特色在嵌入式微控制器，以及需要更少的I / O引腳。

對于手持設(shè)備或其他應(yīng)用中的空間非常寶貴，愛特梅爾ATSHA204A提供了一個(gè)微小的3引腳SOT23封裝，單線接口的主機(jī)客戶端和主機(jī)安全功能。此設(shè)備提供了TPM的密鑰存儲(chǔ)和散列算法執(zhí)行的功能，并支持與主控制器標(biāo)準(zhǔn)挑戰(zhàn) - 響應(yīng)交互。該命令集使得各種用途包括驗(yàn)證的軟件，固件，或可更換的系統(tǒng)組件，例如子卡的真?zhèn)?。其他可能的用途包括加密代碼圖像，以防止篡改，交換會(huì)話密鑰，安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以及檢查用戶的密碼。在最基本的操作，主機(jī)發(fā)出一個(gè)挑戰(zhàn)，也是一個(gè)消息認(rèn)證碼（MAC）指令要求ATSHA204A散列挑戰(zhàn)，發(fā)回的摘要。該ATSHA204A集成在硬件中實(shí)現(xiàn)執(zhí)行計(jì)算高品質(zhì)的256位隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（RNG）和SHA-256算法。該器件還具有物理安全功能，包括內(nèi)置設(shè)備，內(nèi)存保護(hù)，故障保護(hù)和屏蔽過電壓篡改檢測。內(nèi)部產(chǎn)生的邏輯時(shí)鐘和邏輯電源電壓，并且不能經(jīng)由外部管腳直接訪問。

Maxim的DS5002FP安全微處理器提供了一種替代方法。該器件集成了加密邏輯一起用于運(yùn)行應(yīng)用程序代碼的主機(jī)處理器。此裝置防止觀察和分析通過經(jīng)由其串行端口裝載程序存儲(chǔ)器，并將其存儲(chǔ)在SRAM的加密實(shí)時(shí)程序之前。未加密的信息只存在于處理器芯片內(nèi)部解密時(shí)。這確保了RAM和軟件的執(zhí)行的內(nèi)容出現(xiàn)難以理解到外部觀察者。此設(shè)備使用基于64位密鑰的專有的加密算法，并提供額外的安全功能，包括一個(gè)自毀輸入，可與外部的篡改檢測電路來使用。

結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)正在迅速增長，帶來了如智能電表，智能家居，可穿戴電子產(chǎn)品和許多其他應(yīng)用程序的企業(yè)，政府，公眾和黑客的注意設(shè)備?；镜陌踩┒匆汛_定在一些系統(tǒng)中，它可以攜帶嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)，為消費(fèi)者和運(yùn)營商，如公用事業(yè)公司。

開發(fā)，以確保連接到人的因特網(wǎng)的計(jì)算機(jī)的基于硬件的解決方案，也可以用于克服面臨的IoT應(yīng)用的挑戰(zhàn)，并且正在迅速適應(yīng)，以滿足資源受限的嵌入式系統(tǒng)的需求。