利用晶片級安全保護工業物聯網終端
作者 : Nitin Dahad，EE Times歐洲特派記者
• 2021-01-25
我們必須重視物聯網終端裝置的安全性，因為它們是防禦網路攻擊的重要一環。無論是雲端伺服器還是邊緣感測器，最終都要節點上的終端得到了保護，才能保護整個系統——至少可以降低遭受攻擊的可能。
談到物聯網(IoT)安全時，大多數人都會提到兩件事：一是建立信任根(RoT)作為安全基礎，二是不要只關注終端裝置，而是要考慮整個生態系統和產品生命週期的安全性。
然而，我們必須重視終端裝置的安全性，因為它們是防禦網路攻擊的重要一環。無論是雲端伺服器還是邊緣感測器，最終都要節點上的終端得到了保護，才能保護整個系統——至少可以降低遭受攻擊的可能。
因此，本文特意側重於設備安全性，並同時認知必須更全面地考慮安全性：作為整個工廠或環境更廣泛的安全性框架，其中，可連網裝置在提高生產率和效率中發揮重要作用。
如工業網際網路網聯盟(Industrial Internet Consortium，IIC)的安全架構所示，終端保護有助於邊緣和雲端設備實現防禦功能(圖1)。終端可以是工業物聯網(IIoT)系統中的任何一個元素，同時具有運算和通訊功能，其自身功能可能會暴露給防火牆外的任何人。這些終端可以是邊緣裝置、通訊基礎結構、雲端伺服器或其間的任何裝置，每個終端都有不同的硬體局限，決定了可獲得的保護等級。
終端保護是透過終端中的權威身份辨識功能——通常是RoT，來實現通訊和連接的防禦。因此，安全機制和技術應根據終端的具體功能和安全要求進行應用。
虛擬機器將應用程式隔離在各自的區域中，但無論是裸機還是在其上運作的客戶作業系統，終端本身都有許多漏洞。
在這種情況下，一個常見的問題是，應透過硬體還是軟體來保護系統。大多數專家認為，從很多因素來看，硬體保護比軟體保護更可取，但主要還是因為硬體具有更高的防篡改能力，可以提供比軟體更高的信任度和安全性。
很多大型晶片供應商都提供某種硬體級安全保護，可能是可信任平台模組(TPM)或安全元件(SE)這樣的硬體安全模組，也可能是其他形式的系統單晶片(SoC)嵌入式安全功能。其主要目標是實現強大的使用者身份鑒權和驗證，以防受到攻擊，並防止對機密或敏感資訊的非法訪問。
安全元件
硬體安全解決方案的關鍵要素是安全元件，它儲存經過加密的唯一辨識碼，以實現認證保護，確保讀取安全載入憑證。例如，提供物聯網裝置的大規模註冊，確保只有授權裝置才能訪問系統或雲端服務。大多數晶片供應商提供的安全元件都是微控制器(MCU)的一部分，同時還提供某種監控和身份管理系統。
意法半導體(STMicroelectronics)的STSAFE-A110可以整合到物聯網裝置中，為本地或遠端主機提供身份驗證和安全的資料管理服務。該元件具有嵌入式安全作業系統，並採用通過「資訊技術安全評估共同準則」(Common Criteria for InformationTechnology Security Evaluation，簡稱「共同準則」、Common Criteria或CC)評估保證等級5+ (Evaluation Assurance Level 5+，EAL5+)認證的硬體，每個元件都內建唯一標識和X.509證書，以實現裝置的安全連接。這個安全元件與STM32Cube開發生態系統整合，可快速應用於需要身份驗證和安全連接的新型STM32 MCU設計。
恩智浦半導體(NXPSemiconductors)的EdgeLock SE050 Plug and Trust安全元件系列是另一款開箱即用的物聯網裝置安全元件，無需編寫安全程式碼，可提供晶片級RoT以實現端到端的安全性。該產品通過了Common Criteria EAL 6+認證，可提供更好的安全性，作為即用型解決方案，它包含完整的產品支援包，可以簡化設計。
除了提供適用於不同MCU和MPU的庫之外，恩智浦的產品支援包還提供與多種常見作業系統的整合，包括Linux、Windows、RTOS和Android。該支援包包括主要應用的樣本、大量的應用說明，以及用於i.MX和KinetisMCU的相容開發套件，以加快最終的系統整合。其產品配置支援物聯網安全應用，例如感測器資料保護、物聯網服務的安全訪問，以及物聯網裝置調試，是對現有應用的補充，如雲端服務的安全實施、裝置到裝置的身份驗證、裝置完整性保護和證明，以及裝置溯源和來源證明。
英飛凌(Infineon)的OPTIGA TPM系列產品也包含了多種安全控制器，用於保護嵌入式裝置，以及系統的完整性與真實性。OPTIGA TPM SLM 9670是一款高品質的TPM模組，它採用防篡改安全MCU，適於工業應用。作為一種即用型解決方案，它具有安全編碼韌體，滿足最新的可信賴運算組織(TCG) Family 2.0規範。其產品符合工業JEDEC JESD 47標準品質要求，並通過了Common Criteria EAL4+安全認證。
開發人員可以採用OPTIGA TPM來儲存私密金鑰，配合Sectigo身份管理解決方案，可為工廠提供完整的自動化證書頒發和管理解決方案。
瑞薩電子(Renesas Electronics)於2019年10月推出針對安全、可擴展物聯網應用的RA系列MCU。該系列產品採用開放式軟體平台，客戶能夠透過與眾多廠商合作或利用現有傳統軟體平台來開發物聯網終端。瑞薩電子將強大的RoT整合到硬體中，使其成為MCU的組成部分，安全功能的實現因此變得輕而易舉：客戶在完成設計後無需再考慮如何增加安全性。
記憶體內(In-memory)安全
隨著系統越來越依賴外部NOR快閃記憶體來保護連網系統的程式碼和資料，在記憶體中增加先進加密安全性的需求也在增長。隨著快閃記憶體移出主處理器，幾家公司提供了能夠保護快閃記憶體本身的功能(因為無法再將其嵌入到MCU中)，為設計工程師提供了更大的靈活性。例如，英飛凌最近推出了Semper Secure，作為其SemperNOR快閃記憶體平台的補充。
同時，美光(Micron)的專有技術Authenta將NOR快閃記憶體與系統級硬體RoT結合。快閃記憶體本身內建的安全功能可透過晶片RoT實現先進的系統級保護，而無需添加新的硬體。它具有強大的內建加密身份，透過現場更新和始終開啟(always-on)的韌體監控，簡化了從供應鏈到裝置入網的安全裝置管理。
美光2019年10月推出了Authenta金鑰管理服務(KMS)平台，可為多種工業應用提供雲端優先部署模型。採用該平台以後，已安裝Authenta的裝置可以透過雲端服務開啟，從而降低了保護連網裝置安全性的難度和複雜度…
附圖：圖1：IIC的工業網際網路安全架構(Industrial Internet Security Framework)中確定了終端各個部分的威脅和漏洞。
(來源：IIC)
圖2：TPM透過其獨特的背書金鑰和金鑰分層結構來支援金鑰及生命週期管理。非揮發性記憶體可用於安全儲存敏感性資料，例如證書，它基於防篡改硬體，安全功能包括感測器和記憶體加密功能，以增強對機密的保護。(圖片來源：英飛凌)
資料來源：https://www.eettaiwan.com/20210125nt51-protecting-the-endpoint-in-iiot-a-snapshot-of-chip-level-security/
mcu 韌體 工程師 在 Re: [請益] 韌體初學者- 看板Soft_Job 的推薦與評價
※ 引述《t7365443 (U彥)》之銘言：
: 各位版友好
: 目前就讀國立科大碩(電機)
: 大學是資工系的
: 本人一直想走韌體工程師這方面
: 但是實驗室又是做網路相關的
: 想找個網路設備的韌體的領域
: 想知道如果要走韌體這方面需要補足什麼地方
: 有什麼比較重要的地方 可以自己自學或是去修大學部的課
: 大學是稍微有玩過arduino開發版
: 但尤其是硬體這方面 (電子 電路 嵌入式系統等等)以前資工教的比較少
: 謝謝各位的意見
韌體工程師的工作內容其實範圍還滿大的
最小的4~7bit MCU，這種幾乎都用組語在寫
大概也不會有職缺純做這種MCU
一堆被ARM打趴的通用MCU，例如8051 PIC AVR MSP430 .....
不是沒人在用，只是這些都會越用越少，也不推去學
也有一些零星，基於特殊用途的8~32bit MCU，但這等用到再學就好
最大的大概就ARM的Cortex-A系列，主要是手機
幾乎都跑Embedded linux，這種做起來，跟軟體工程師差不了多少
不太可能一個人包山包海，會有幾個軟、軔、硬體工程師一起工作
你說的Arduino，比較像是軟體工程師臨時需要一個硬體介面才會用到的中介工具
我認為不能算是寫軔體，但作為畢業生，當面試材料是還好
我自己則是做ARM的Cortex-M(Microcontroller)系列
M系列看規模，一個人從硬包到軟是有可能的，從0開始寫也是有可能
(EE) (Non OS)
寫較大系統的，會遇到RTOS、DSP的使用，模組校調等
而寫小系統的，則會糾結在效能細節，直接硬體存取等
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學寫軔體，最難的應該是作為軟硬之間，兩邊都要懂些皮毛
不然很容易黑鍋背不完，尤其是硬體丟來的鍋
軔體主要是純C在寫，Embedded linux則是C++為主，所以要跟軟體爭吵比較不會輸
但如果硬體擺爛，你就必須要能接示波器，且或指著電路圖把人家電爆
除非你打算走嵌入式系統核心設計(也就是根本就是個軟體工程師)
不然硬體工程師該會的你都多少要會，只是不用自己畫圖而已
一般微控制器系統不太會遇到真的高速、大型電路
基礎電子電路知識有就行，且，示波器一定要會用
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總之，你如果想走網路設備軔體
應該比較偏Embedded linux，現有資工的知識其實已經很夠了
頂多接觸一下電子電路(示波器跟電路圖)、信號處理(DSP)
如果想往微控制器走，建議去找微控制器、自動控制、機電整合之類的實作課
而且是要用STM32或其他Cortex-M為基礎會比較好
之後會建議找那種很小的外包工作，或是找需要設計PCB寫MCU的教授實驗室
買書來讀我覺得用途不大，除了最基礎找課去上之外，剩下都用實作堆砌
軔體的工作範圍太大，很難預習，都嘛需要用才開始學
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問答題：試從 御坂網路及幻想御守 比較 叢集運算與平行運算 之差異性
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 36.226.26.84 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Soft_Job/M.1581622042.A.699.html
2. 你確定不是因為重新設計驗證很花錢又有風險而是因為IC價格?
3. 你確定不是因為老屁股只會8051?
不是說沒有在用，而是這東西只會持續萎縮
※ 編輯: SmallBeeWayn (36.226.26.84 臺灣), 02/14/2020 22:57:51
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