[原創(chuàng )]硬件安全IC以低成本實(shí)現高回報

系統中的薄弱環(huán)節很容易導致敏感信息遭受攻擊，這也促使人們迫切地尋求提供系統安全性設計的方案。雖然大家在很大程度上依賴(lài)基于軟件的網(wǎng)絡(luò )安全手段，但基于硬件的方案則具有更強大的獨特保護措施，并以較低的成本提高信任度。高性?xún)r(jià)比硅解決方案的出現使設計者能夠強化設計，大大降低非法侵入嵌入式裝置、外設及系統的風(fēng)險，而對整體成本的影響則微乎其微。

我們假設這樣一個(gè)場(chǎng)景：憑借最先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)起搏器提供穩定的脈沖流，確保心肌收縮同步，心臟病人能夠在家中安逸的休息。他并不知道，一隊投機黑客已經(jīng)誤打誤撞地闖入其起搏器系統的IP地址，并在其中安裝了各種滲透工具。起搏器保護安全后臺，擊敗每次攻擊，保持既定信號的供應，直到黑客知難而退、繼續尋求比較容易攻擊的目標。而病人仍在安寧的休息，并未意識到這些攻擊的存在。

盡管這是一個(gè)虛擬場(chǎng)景，但很好地說(shuō)明了現實(shí)生活中的潛在危險。實(shí)際上，FDA最近關(guān)于醫療器械漏洞的警告已經(jīng)引起人們對受信任系統的極大關(guān)注，該系統能夠為所有聯(lián)網(wǎng)醫療裝置提供安全基礎。據報道，當前的汽車(chē)電子控制系統，甚至是無(wú)線(xiàn)交通管理系統存在類(lèi)似的薄弱環(huán)節，這些對健康、安全性相對敏感的系統很容易受到攻擊。不可思議的是，與這些健康和安全系統遭受攻擊后所造成的有形或無(wú)形損失相比，在設計中增加一級合理的可靠、安全保護的成本幾乎可以忽略不計。

數十年來(lái)，信任系統協(xié)議——無(wú)論是計算機系統，還是樓宇系統——都依賴(lài)于分層的資源保護，僅僅限制授權用戶(hù)、軟件過(guò)程或其它硬件裝置的訪(fǎng)問(wèn)。受保護的資源需要對請求實(shí)體的身份進(jìn)行安全認證或驗證，才允許訪(fǎng)問(wèn)。

雖然用于設備接入保護的安全認證方法取決于多種安全認證要素，包括門(mén)禁卡、登錄密碼以及生物信息檢測，傳統的安全認證技術(shù)已經(jīng)落后于對個(gè)人計算機系統及設備訪(fǎng)問(wèn)安全性的需求。即使現在，計算機系統的安全性也在很大程度上依賴(lài)于簡(jiǎn)單的ID和密碼，而ID和密碼容易被破解，使系統暴露于病毒之下，并且更加狡猾的病毒軟件能夠在一定時(shí)間周期內快速入侵并竊取所謂安全的資產(chǎn)。

實(shí)際上，在對廠(chǎng)商的警告中，FDA把薄弱的密碼保護認定為系統安全的關(guān)鍵：“不受控制的密碼分發(fā)、禁用密碼，用于訪(fǎng)問(wèn)私有設備(及管理員、技術(shù)和維護人員)的軟件采用固定密碼?！?/p>

實(shí)際上，涉及任何健康和安全的設備都要求部署比傳統ID和密碼可靠得多的安全認證方法；對于傳統方法，用戶(hù)非常熟悉，當然，黑客也非常熟悉。

有效的安全認證

更有效的安全認證方法需要主機系統產(chǎn)生隨機質(zhì)詢(xún)。例如，不是傳統的質(zhì)詢(xún)——“請輸入密碼”，質(zhì)詢(xún)可能是一個(gè)看起來(lái)隨機的字符串。然后，請求實(shí)體發(fā)送一個(gè)編碼的響應，其中包括一個(gè)信息驗證代碼(MAC)，該代碼的計算中不但使用請求實(shí)體內部數據和密碼，而且使用從主機接收的特定隨機質(zhì)詢(xún)。接下來(lái)，主機將接收到的MAC響應與預期響應進(jìn)行比較，驗證對方是否為合法實(shí)體。

利用這種更加可靠的質(zhì)詢(xún)-響應安全認證方法，無(wú)線(xiàn)起搏器，能夠確認接收到的MAC是否有效，確保正在通信的主機是合法的，然后再更改脈沖率。在轎車(chē)、卡車(chē)或重型機械中，汽車(chē)的電子控制單元可以按照提供有效MAC的嵌入式裝置接收到的數據流響應緊急狀況。

過(guò)去，尋求部署更高安全措施的公司不得不選擇可靠但昂貴的硬件，例如獨立的加密保護單元，或采用很有局限的軟件方案。軟件實(shí)現高級質(zhì)詢(xún)-響應的方法可能會(huì )大幅增加主機處理器的負載，潛在地威脅主機系統的安全響應和總體性能。除了這些運營(yíng)問(wèn)題，軟件方案仍然具有任何系統安全架構都存在的薄弱環(huán)節。密匙保存在常規的系統存儲器，容易被發(fā)現和更改，而算法本身運行在更加通用的硬件上，不能確保質(zhì)詢(xún)的完全隨機性，甚至泄露。這種組合潛在地將應用暴露于攻擊之下，黑客可通過(guò)不斷掃描，利用技術(shù)和社交途徑進(jìn)行攻擊。

與基于軟件的安全方法相比，實(shí)現安全方法的專(zhuān)用IC具有多種優(yōu)勢。專(zhuān)用加密芯片分擔主機MCU的處理負載，使其無(wú)需執行苛刻的加密算法。此外，這些安全IC減少黑客的攻擊點(diǎn)，為數據提供安全存儲，例如密匙和代表共享密匙的加密參數。通過(guò)保護安全加密數據和算法，這些器件能夠應對軟件安全方法中難以管理的威脅。

在更基礎的層面，硅保護方案提供了高信任度的基礎，允許工程師構建更高層應用，合理保證算法和數據的底層安全。實(shí)際上，如下文所述，在硅中創(chuàng )建高可靠性保障，最終不僅依賴(lài)于硅器件本身的安全，而且依賴(lài)于源頭生產(chǎn)、分發(fā)渠道的安全。

安全IC

專(zhuān)用安全認證器件，例如Maxim Integrated的DeepCover安全認證器，充分利用了Maxim的DeepCover嵌入式安全方案所獨有的物理保護機制。這些安全認證器件利用多層高級物理安全保護敏感數據。攻擊者面對采用縱深防御安全措施的器件，為成功攻擊的成本和