萬(wàn)物聯(lián)網(wǎng)門(mén)戶洞開(kāi) 物聯(lián)網(wǎng)安全議題提前發(fā)酵

曾幾何時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)淪為互聯(lián)網(wǎng)災(zāi)難的幫兇，眾多受害企業(yè)苦不堪言。若要增強(qiáng)聯(lián)網(wǎng)裝置的自我防護(hù)，并預(yù)防安全漏洞，這些原先未納入的額外舉措，勢(shì)必造成成本上升與上市延遲的后續(xù)效應(yīng)，但如果不思改進(jìn)，當(dāng)災(zāi)難真的發(fā)生時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)恐將一夕崩盤(pán)。

日常使用中的許多東西，正在變得智能化并且連接上網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)(IoT)將改善人們的生活，幫助實(shí)現(xiàn)健康和健身目標(biāo)、減少資源消耗、提高生產(chǎn)力、追蹤并確保資產(chǎn)安全。許多嵌入式開(kāi)發(fā)人員意識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)的潛在優(yōu)點(diǎn)，并積極開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用程序，范圍涉及家庭連接裝置、穿戴式和家庭安全系統(tǒng)等。

然而，風(fēng)險(xiǎn)與收益并存，沒(méi)有人希望設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序容易受到攻擊或數(shù)據(jù)遭竊取。高調(diào)曝光攻擊等事件令人不安，這會(huì)對(duì)品牌形象造成嚴(yán)重影響并失去客戶的信任，而最糟糕的是，它會(huì)減緩或永久性地使人們減少使用物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)通常被稱(chēng)為是一場(chǎng)工業(yè)革命，可連接裝置的數(shù)量將在未來(lái)幾年內(nèi)快速成長(zhǎng)。如果推崇物聯(lián)網(wǎng)的分析師之間存在任何爭(zhēng)議的話，那便是到底會(huì)有幾十億的可連接裝置。此外，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)社會(huì)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值預(yù)估為4至11萬(wàn)億美元(USD)。

在加速可連接裝置產(chǎn)品上市的競(jìng)賽中，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)陌踩胧?huì)帶來(lái)一些麻煩，因?yàn)檫@會(huì)增加組件成本、開(kāi)發(fā)工作量和設(shè)計(jì)復(fù)雜度。同時(shí)，適當(dāng)?shù)陌踩胧?duì)某些產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)并非至關(guān)重要。然而，采取適當(dāng)?shù)陌踩胧┦潜苊馐艿焦舻年P(guān)鍵。

供貨商產(chǎn)品受到攻擊后，重大的安全和隱私問(wèn)題以及負(fù)面報(bào)導(dǎo)可能會(huì)暫時(shí)或永久性減緩人們使用物聯(lián)網(wǎng)。即使是在家庭和日常生活中的簡(jiǎn)單裝置，許多消費(fèi)者也對(duì)連接安全保持懷疑，一些研究人員和業(yè)界觀察人士更認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)安全災(zāi)難必將發(fā)生。實(shí)際上，最近有很多高調(diào)曝光的攻擊廣受關(guān)注，因此有人認(rèn)為這個(gè)災(zāi)難已經(jīng)來(lái)臨。

量子密碼學(xué)并不完美 物聯(lián)網(wǎng)處境頗為類(lèi)似

當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的安全狀況類(lèi)似于量子密碼學(xué)，這通常指量子密鑰分配。與其他密鑰分配方案不同，量子密碼學(xué)承諾在物理定律的基礎(chǔ)上保證絕對(duì)安全性。而相較之下，大多數(shù)密鑰分配方案依賴于大數(shù)據(jù)因式分解或離散對(duì)數(shù)問(wèn)題計(jì)算復(fù)雜性的假設(shè)。

盡管量子密碼學(xué)于1984年被發(fā)現(xiàn)，但直到2000年商業(yè)加密系統(tǒng)才被引進(jìn)市場(chǎng)。量子密碼系統(tǒng)依賴于單一光子，搭建量子密碼系統(tǒng)很復(fù)雜，不過(guò)上市時(shí)間才是本質(zhì)問(wèn)題。2010年，第一個(gè)徹底打破量子密碼學(xué)系統(tǒng)的安全漏洞被公諸于眾。從理論上講，量子密碼學(xué)是不可能被破壞的，但實(shí)際上，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，并未考慮到邊通道攻擊或漏洞。此外，有趣的是，直到組建專(zhuān)門(mén)的小組去破壞這些系統(tǒng)之前漏洞并未被發(fā)現(xiàn)。在組建該專(zhuān)門(mén)小組之前，整個(gè)產(chǎn)業(yè)都在關(guān)注于如何使量子密碼學(xué)系統(tǒng)更穩(wěn)健和如何使這些系統(tǒng)上市。

量子密碼學(xué)類(lèi)似事件為人們上了重要的一課。最值得注意的是，它表明安全是一個(gè)持續(xù)不斷的發(fā)展過(guò)程，需要多學(xué)科方案來(lái)預(yù)測(cè)潛在的攻擊。當(dāng)工程團(tuán)隊(duì)試圖使某些事情變得像量子密碼系統(tǒng)一樣復(fù)雜時(shí)，同樣的工程團(tuán)隊(duì)可能也弄不明白攻擊者是如何侵入系統(tǒng)的，整個(gè)過(guò)程相互矛盾。因此，須要將質(zhì)量保證和安全團(tuán)隊(duì)從搭建安全系統(tǒng)的工程團(tuán)隊(duì)中分離出來(lái)。

另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，量子密碼學(xué)系統(tǒng)受到攻擊肯定會(huì)暫時(shí)(如果不是永久的)降低該技術(shù)的市場(chǎng)接受度和對(duì)該技術(shù)的信任。因此，如果產(chǎn)業(yè)能夠在前期階段對(duì)安全投入更多，那么盡管這會(huì)使上市時(shí)間更長(zhǎng)、成本更高，但最終也會(huì)大有裨益。

分析各類(lèi)型安全 健全物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)

目前，物聯(lián)網(wǎng)安全所必需的技術(shù)已經(jīng)存在。但是缺乏如何實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)的知識(shí)通常是大多數(shù)安全漏洞的根本原因。然而，一個(gè)「安全」的物聯(lián)網(wǎng)裝置并不能確保能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)安全的系統(tǒng)。雖然如此，開(kāi)發(fā)人員至少應(yīng)當(dāng)意識(shí)到以下類(lèi)型的安全：

維護(hù)硬件安全

安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置具有許多安全特性。首先，它使用非對(duì)稱(chēng)密碼來(lái)執(zhí)行安全引導(dǎo)和安全加載或空中(OTA)固件更新。安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置還使用硬件加密加速器，它們更快、更節(jié)能，并且更不易受到邊通道分析攻擊。

在安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置中，除錯(cuò)鏈接埠是禁用的。如果在某些時(shí)候需要重新打開(kāi)除錯(cuò)連結(jié)埠(例如須要遠(yuǎn)程儲(chǔ)存器存取或由于其他原因)，這時(shí)要透過(guò)使用公共密鑰認(rèn)證的認(rèn)證詢答方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

雖然安全啟動(dòng)和引導(dǎo)加載可防止攻擊者修改程序內(nèi)存，但安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置能夠進(jìn)一步限制對(duì)于程序內(nèi)存的讀取存取。這通常意味著裝置具有內(nèi)部存儲(chǔ)器或內(nèi)建閃存。在使用外部?jī)?nèi)存的情況下，這也意味著外部?jī)?nèi)存的內(nèi)容須被簽名和加密。

強(qiáng)化軟件安全

為確保在安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置上運(yùn)行的軟件能夠進(jìn)一步加強(qiáng)安全性，必須在關(guān)鍵部分進(jìn)行硬件化，這意味著其可阻止跳過(guò)單一指令。

例如，安全啟動(dòng)簽名檢查或密碼簽名檢查。這種方法可確保即使攻擊者能夠讓處理器跳過(guò)一道指令，如此也不會(huì)產(chǎn)生關(guān)鍵性的安全后果。此外，為了避免代碼中的安全問(wèn)題或第三方數(shù)據(jù)庫(kù)引起系統(tǒng)范圍的存取，可采用安謀國(guó)際(ARM) v8M的TrustZone對(duì)不同數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分區(qū)管理。

留意通訊安全

大多數(shù)集成電路(IC)與其他IC、物聯(lián)網(wǎng)裝置、網(wǎng)關(guān)和云端通訊，有必要保護(hù)這些信道。當(dāng)與其他IC通訊時(shí)，這意味著要啟用加密和身分驗(yàn)證以確保完整性和機(jī)密性。一個(gè)可能的范例是將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在傳感器或通訊IC和主處理器之間的外接內(nèi)存或有線總線。

當(dāng)與其他物聯(lián)網(wǎng)裝置通訊時(shí)，通常使用諸如Zigbee、Thread或藍(lán)牙低功耗(BLE)等通訊協(xié)議。大多數(shù)協(xié)議中都有安全選項(xiàng)，重要的是要打開(kāi)這些安全選項(xiàng)。

另一個(gè)重要的考慮因素是裝置部署。一旦在通訊裝置之間采用安全措施，那么安全的數(shù)據(jù)傳輸就顯而易見(jiàn)。然而，分發(fā)私鑰并不是直接的。對(duì)于無(wú)線裝置而言，這通常涉及裝置加入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的部署步驟，例如使用藍(lán)牙(Bluetooth)部署一個(gè)可連接燈泡到基于Zigbee的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。用于部署的選項(xiàng)取決于系統(tǒng)基本功能、易用性和安全性之間的折衷。只要安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置不降低安全性即可。此外，安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置使用TLS/DTLS來(lái)建立與云端的安全的端對(duì)端(End-to-end)連接。

維護(hù)應(yīng)用層安全

應(yīng)用層可能位于裝置、云端服務(wù)，或兩者的組合。在許多應(yīng)用中，通常須要在應(yīng)用層進(jìn)行密碼保護(hù)。安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置強(qiáng)制用戶更改密碼，并將最常用的密碼列入黑名單。如果可能，裝置甚至可以實(shí)施雙重身分驗(yàn)證。

確保系統(tǒng)安全

從系統(tǒng)的角度來(lái)看，一些看似無(wú)害的子系統(tǒng)也可能增加整個(gè)系統(tǒng)的不安全性。因此，為了建構(gòu)安全的物聯(lián)網(wǎng)裝置，在每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部有一些針對(duì)實(shí)現(xiàn)安全性的假設(shè)。每個(gè)子系統(tǒng)的安全性應(yīng)當(dāng)是獨(dú)立的或在最小程度上依賴于其他子系統(tǒng)的安全性。

成本上升/上市延遲 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之必經(jīng)

參與物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員、設(shè)備制造商和服務(wù)提供商有必要接受在物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)層面上實(shí)現(xiàn)有效安全措施所帶來(lái)的成本上升和上市時(shí)間延遲，這包括從裝置到云端，以及每個(gè)開(kāi)發(fā)工作的開(kāi)始階段。協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)安全，有助于預(yù)防災(zāi)難性的安全漏洞和隨之而來(lái)的惡劣影響。如果災(zāi)難發(fā)生，那么即使漏洞被修復(fù)之后也可能影響對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的投資。