應用在物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn)的SHA和AES解決方案

物聯(lián)網(wǎng)是所有關(guān)于共享，是該數據，控制或常規訪(fǎng)問(wèn)。這些誰(shuí)完全理解這一點(diǎn) - 那些最接近聆聽(tīng)那些喊最響亮的有關(guān)安全性 - 也明白了需要執行的措施，以確保問(wèn)題得到緩解任何安全。雖然這不是不可能通過(guò)在公共網(wǎng)絡(luò )上的所有數據進(jìn)行加密，這個(gè)問(wèn)題仍然是有時(shí)可將數據傳遞到錯誤的代理。出于這個(gè)原因，許多人認為，認證是在使物聯(lián)網(wǎng)基礎。的能力，以驗證發(fā)出請求用于訪(fǎng)問(wèn)將極大減少惡意活動(dòng)的危險的任何試劑的身份。

本文著(zhù)眼于如何驗證是在普通實(shí)現，尤其側重于它是如何在嵌入式系統中實(shí)現的，突出的硬件和軟件的功能現在被集成到MCU的只是這個(gè)目的，以及它們如何幫助提高任何一般的安全連接到的IoT嵌入式系統。

秘密武器

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)敏感系統提出的潛在威脅是，它可能會(huì )使這些系統受到攻擊;在商業(yè)，有可能使金融數據脆弱，但是在物聯(lián)網(wǎng)可能很好轉化為改變在一臺機器，或訪(fǎng)問(wèn)操作參數到建筑物。這里的不同之處在于商業(yè)的世界仍然主要是“忽略”人類(lèi)，而物聯(lián)網(wǎng)旨在基本上除去人工交互的需要和費用。

此外，該速度與任何變化可能需要執行可能使人類(lèi)交互不可行的。電機控制通常被認為是一個(gè)很好的例子;能夠修改在反應電機的參數變化的負載可以提高工作效率顯著(zhù)，即必須是自主的動(dòng)作，以充分有效。確保傳遞到控制電路中的任何新的參數是有效的，需要發(fā)送的數據，或兩者的驗證。

驗證發(fā)件人是可能的，但是現在采用的標準方法是驗證數據 - 或者更確切地說(shuō)，檢查數據尚未被發(fā)送和接收之間改變。今天，這是使用安全哈希算法(SHA)，它返回一個(gè)“校驗”為可自由共享，但“幾乎”從來(lái)沒(méi)有復制的數據的方法來(lái)實(shí)現。通過(guò)在算法運行數據，校驗和生成并為數據到被認證為真正的，本地產(chǎn)生的校驗和必須與從遠程代理傳遞。

事實(shí)上，它是安全的共享校驗和，或“消化”，因為它是更精確地已知的，是因為該算法已被設計為僅返回一個(gè)可能的消化對于任何給定的數據。在這方面，它不同于常規的校驗和，這很容易被復制為不同的數據。此外，該算法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，以便它是'實(shí)際上'不可能從摘要的值推導出的數據。

實(shí)現使用SHA主控板正在成為家常便飯;如此普遍，很多廠(chǎng)商現在已經(jīng)實(shí)現了在硬件加速，旁邊的MPU的主要核心。這允許算法來(lái)執行更快和更可靠，同時(shí)不占用寶貴的核心資源。它也可以是一種有效的方法用于降低整個(gè)系統的功耗。 SHA現在正在做的嵌入式處理器提供諸如德州儀器的Sitara AM35x系列和Atmel的SAMA5家庭，兩者實(shí)現了ARM的Cortex-A級應用處理器核心。

先進(jìn)的加密

以及安全散列算法，高級加密標準(AES)，現在也被廣泛用于加密或本地解密數據，往往當過(guò)度的空氣的更新被執行。通常，這至少需要一個(gè)密鑰，存儲在本地的安全非易失性存儲器中。使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密，如AES確實(shí)算法，被稱(chēng)為對稱(chēng)密鑰算法。

許多MCU現在支持AES，以允許代碼/數據被存儲在外部存儲設備。使用加密可降低攻擊的通過(guò)在該領(lǐng)域中的代碼的修改的風(fēng)險。它也可以用來(lái)當制造是外包給認證設備，因為它可以防止克隆或過(guò)度生產(chǎn)。

加密是使用了一些具體的步驟，這可以被實(shí)現為在一個(gè)MCU的功能，通常存儲在固件和通過(guò)API調用來(lái)實(shí)現。一個(gè)例子是AES引導程序從Atmel公司，它可以在其具有引導程序的能力和至少為1千字節的SRAM的8位AVR微控制器上運行。圖1顯示了加密流程圖用于A(yíng)ES引導程序。

AES加密的Bootloader Atmel的典型流程的圖像

圖1：AES加密的典型流程，由Atmel的引導程序所執行。

像沙，AES加速度現在也正在實(shí)施對多個(gè)MCU中，從8位到32位，如從愛(ài)特梅爾，設有密碼加速器發(fā)動(dòng)機(圖2)的AT97SC3204。設備具有硬件加速AES加密/解密的另一個(gè)家庭是家庭LPC18S恩智浦。

愛(ài)特梅爾AT97SC3204可信平臺模塊規范達標圖片

圖2：加密引擎有助于使Atmel的AT97SC3204完全符合可信計算組織的可信平臺模塊規范(V1.2)。

AES加密/解密的另一個(gè)重要方面是密鑰生成;在一般情況下，密鑰越長(cháng)就越安全的加密信息。出于這個(gè)原因，支持AES許多MCU也將集成真隨機數發(fā)生器，但基于FRAM的MSP430FR5xx和MSP430FR6xx混合信號MCU德州儀器家庭走得更遠比這個(gè)，實(shí)現真正的隨機數種子所特有的每個(gè)設備。這些設備的另一個(gè)好處是其產(chǎn)生用于每一個(gè)會(huì )話(huà)的新密鑰并將其存儲在FRAM的能力; FRAM的低功率操作使得更頻繁地存儲多個(gè)在功率受限的設備(如那些由電池供電，因為許多的IoT節點(diǎn)預計是)它是可行的，同時(shí)最大限度地減少外部檢測引起電源波動(dòng)的過(guò)程中這可能是顯而易見(jiàn)的“窺探者”寫(xiě)傳統閃存時(shí)。

結論

同時(shí)使用SHA和AES的已成為可能具有升高發(fā)作的風(fēng)險，或當外包發(fā)生在其制造過(guò)程中的嵌入式系統比較常見(jiàn)的。然而，隨著(zhù)的IoT帶來(lái)向下傳統障礙，在所有的嵌入式系統需要更大的驗證可能會(huì )增加。安全已多次引為在物聯(lián)網(wǎng)的最大問(wèn)題之一;從維護獲得財產(chǎn)，以保持敏感的醫療和/或生物測定數據的安全，需要更大的警惕，現在遍及所有行業(yè)。

解決的辦法是不降低連接;這將很難似乎一個(gè)選項給出的IoT的性質(zhì)。解決的辦法是使連接更堅固，通過(guò)添加如加密和認證措施。出于這個(gè)原因，半導體制造商將繼續實(shí)施在越來(lái)越多的MCU的更大的安全功能。