物联网的嵌入式安全性如何

不论是工业自动化或https://www.iothome.com/tech/smarthome/‘ target=’_blank‘》智能家居，迄今软件型解决方案通常独自用于装置验证。使用软件作为保护措施，需要以硬件补强，当作软件可以仰赖的所谓信任锚。因为安全硬件可利用加密、故障及操控侦测，以及安全程序代码和数据储存等方式，针对程序代码处理及储存提供更有效的保护。在众多不同的使用个案中，都显示嵌入式系统的安全性可创造附加价值。其中提供创造差异化的可能性，实现全新的业务及服务模式，并可保护制造商和用户的机密数据。

由于未来几年将有数十亿个装置联机上网，物联网（IoT）在装置、基础架构及数据安全方面产生全新需求。光是软件措施通常无法提供足够保护。英飞凌的 OPTIGA解决方案产品系列，针对嵌入式系统提供可扩充的硬件型安全性，可靠地保护组件及相关服务。

以下从物联网观点提出几项数据，说明数据安全愈来愈重要的原因。根据 IDC 市场研究人员的资料，全球到了 2020 年将有 40 亿人联机上网，使用 250 亿个以上的“智能对象”及嵌入式系统，以及交换 50 兆 GB 的数据。不过前述增加的网络联机，代表将产生全新的安全风险，因此需要探讨及因应隐私、数据保护及平台完整性等问题。

在物联网的世界中，要如何以简单高效的方式保护连网装置及服务？面对这样的大环境，英飞凌安全合作伙伴网络（ISPN）向装置制造商及服务供货商提供明确的解决方案范例。ISPN（图 1）透过「使用案例」及设计解决方案，让广大市场更容易取得安全芯片技术。

网络合作伙伴以此为基础开发安全解决方案，针对个别产业及市场的特定需求量身订做，例如工业自动化、汽车电子、IT 及智能家居。网络合作伙伴方案涵盖整个供应链，从咨询到设计，乃至于系统整合及服务管理。最终，ISPN 显示的安全解决方案，可让装置和系统制造商轻松整合及管理。ISPN 合作伙伴的选择依据，是其安全专业以及对个别市场部门挑战的了解程度。

以安全为核心

不论是工业自动化或智能家居，到现在为止，软件型解决方案通常独自用于装置验证。不过软件是由编写的程序代码组成，在大部分情况下可轻松读取、分析及复制。程序代码一旦收到分析，就能依据攻击者需求修改，例如存取机密信息或操控平台。换句话说，只有软件并无法有效进行产品验证、保护系统完整性及智能财产（IP）。

因此使用软件作为保护措施，需要以硬件补强，当作软件可以仰赖的所谓信任锚。这是因为安全硬件可利用加密、故障及操控侦测，以及安全程序代码和数据储存等方式，针对程序代码处理及储存提供更有效的保护。软件必须结合安全硬件，才能让人信赖。在可信任运算领域（可信赖平台模块）领域中软硬件的结合受到广泛使用，再加上移动电话也使用了嵌入式安全芯片 （eSE），在在都证实了这项看法。

使用先进的微控制器，以及 OPTIGA 产品系列 （图 2） 等独立安全芯片，就可以实作硬件式的信赖起点，保护系统软件，以免遭受攻击。成功保护的关键包括结合设施现有系统的能力，以及与现有标准的兼容性。

可扩充的专属安全解决方案

对许多制造商而言，防止产品伪造是相当重要的任务。英飞凌以 OPTIGA Trust 提供完整的解决方案，其中包含适合耳机和医疗装置等电子配件的芯片及软件。芯片是以非对称密码为基础，其精巧尺寸 （2 mm * 3 mm） 和统包配置，可轻松整合至电子配件中。

为了确认零件是否为真品，主机系统会向配件中的芯片传送查问。之后 OPTIGA Trust 会使用制造商专属密钥产生响应。如果芯片成功验证，系统就会接受配件或替换零件，不受限制地继续使用。这种方式提供两种关键优势，一方面可以保障消费者预期的「使用者经验」，另一方面则可维护制造商对产品的投资。

OPTIGA Trust E 也依据相同原则运作。除了上述功能，也设置了 I2C 接口，并扩大温度范围 （-40 至 +85 °C）。此验证芯片具备更高的安全层级，设计用于各种工业应用，主要保护高价值的投资商品。举例来说，OPTIGA Trust E 已整合至英飞凌的智能电源模块 MIPAQ Pro 中。软件程序代码和机密产品信息不是由电源模块直接储存，而是储存于 OPTIGA Trust E 安全芯片。在特殊凭证的协助下，芯片及电源模块可在网络及整体系统中受到安全验证。例如，风力发电机制造商就使用这项技术，以便在其客户服务范围之中，避免伪造替代零件对整体系统造成的损害。为了替制造商简化整合工作，OPTIGA Trust 及 OPTIGA Trust E 供货时均随附主机侧程序代码，可轻松整合。

利用验证对抗产品伪造，只是维护整体系统安全的第一步。如果需要保护应用专属信息 （例如客户数据及智能财产） 及整体作业程序，就必须使用进一步的安全功能。可编程的 OPTIGA Trust P 是一项解决方案，可用于维护个别功能及特定系统安全。OPTIGA Trust P 安全解决方案包含安全芯片及 Java 卡操作系统，可弹性编程，适合各式各样的应用。如此一来，就可利用全球平台规格，在现场管理各种应用。

嵌入式系统的全方位保护

OPTIGA TPM（可信赖平台模块）涵盖最广大范围的安全需求。这类安全芯片是以可信任运算集团（Trusted Computing Group）的国际标准为基础，该集团是由 IT 产业主要制造商组成的协会。TPM 多年来在计算机应用成功证明自己的能力后，目前正计划推出全新的连网系统及装置，例如路由器、工业设施和汽车。对应的嵌入式系统也因 TPM 规格的一般安全功能以及许多标准化优势而受益。

OPTIGA TPM 系列产品依据Common Criteria认证程序，获得安全评估的验证及认证。为了能够轻松整合进入系统，OPTIGA TPM系列支持Windows和Linux的商用及开放原始码，包括衍生版本及英飞凌工具。OPTIGA TPM系列包含广泛的安全芯片，遵循TPM 1.2或TPM 2.0 标准，可视应用领域用于各种温度范围，并提供SPI、I2C及LPC等不同界面。

工业及建筑自动化应用

工业领域是 OPTIGA TPM 的应用范例之一，例如用于安全数据传输或储存的工业控制。在这类应用之中，关键因素在于结合安全硬件及软件安全机制。使用 TPM 可支持监控及/或维护系统完整性。使用此项安全芯片，能够提供可靠的组件识别，进而检查该组件是否仅与可靠及值得信赖的组件通讯。

TPM 也可针对安全远程访问（例如维护系统或更新软件），以装置验证的方式保护存取系统。OPTIGA TPM 也能安全储存秘密密钥及保护实作密码作业。对于 SSL/TLS 通讯协议等一般应用，密钥储存于安全储存之中，而不是主要处理器的内存，并且仅于内部处理。这种作法可提供优势保护秘密密钥，对抗心血漏洞（Heartbleed bug）等外部安全威胁。在结合 TPM 及加密等安全机制的情况下，PLC 程序代码也可受到保护，以免遭到窜改。由于标准化的缘故，可以简单整合及/或升级，使其整合至运作中的系统。

智能家居安全

由 IKV（ISPN 合作伙伴）开发的「iBadge」（图 3）即插即用解决方案，是实现智能家居安全的解决方案之一。各种装置可在物联网之中安全互连，进而让使用者透过智能型手机应用程序和云端服务，便利安全地存取私人家庭网络。举例来说，使用者可在回家途中远程开启暖气，或是利用影像监控留意家中的一切。此外，解决方案也让服务供货商能够确保各种服务安全无虞。

OPTIGA Trust 验证芯片是 iBadge 解决方案的核心，可整合至智能暖气、照明控制系统及监控摄影机，其作用就像是身分证，并可用于授权装置以存取网络。

iBadge 评估板以物联网系统级封装（SiP）提供，包括微控制器单元、无线模块、主机接口级 OPTIGA Trust 验证芯片。这样物联网装置和传统家电制造商就可轻松迅速地将 iBadge 解决方案整合至装置中。

OPTIGA Trust 是系统解决方案的核心组件，提供独特的芯片 ID、强大的非对称验证功能 （ECC-163）、各项应用的会话应用，以及专属的 OPTIGA Trust 数字证书（ODC）。独一无二的标识符和密码密钥储存在芯片上，制程高度安全、通过各种可靠认证。

安全性创造附加价值

在物联网兴起之际，人与机器之间的联系持续增加。像是OPTIGA系列等安全解决方案，可保护数据、装置及基础架构，并已用于许多应用之中。在众多不同的使用个案中，都显示嵌入式系统的安全性可创造附加价值。其中提供创造差异化的可能性，实现全新的业务及服务模式，并可保护制造商和用户的机密数据。

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