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我們正處于一個聯系日益密切的世界，從機器、汽車到家用電器，越來越多的個人和物理設備源源不斷地加入到互聯網當中。物聯網(IOT)正在從集中式結構變為由分散的智能設備組成的復雜網絡。這種轉變有望帶來全新的服務和商業機會，并將大大改變我們的工作，生活和溝通方式，但是這些變革也將帶來新的挑戰，就是安全。

物聯網的構建需要基于眾多的半導體技術，涉及電源管理設備、傳感器和微處理器。不同應用的性能和安全要求差別很大，但有一點是不變的，那就是：智能家庭、車聯網和工業4.0 工廠能否取得成功，這將取決于用戶對其穩固性、易用性和故障安全特性有無信心。

通過物聯網傳輸的敏感數據量越大，數據和身份信息盜用、設備操縱、數據偽造、IP盜用甚至服務器/網絡被操縱的風險就越大。近期媒體曝光了一系列針對物聯網設備的攻擊事件，例如遠程控制高速行駛的汽車，遙控家庭中的微波爐等，這些攻擊將會對人們的財產乃至生命造成嚴重的威脅。這些攻擊也說明，單獨依靠軟件是不能夠保證IOT系統的安全的。攻擊者可以繞過安全軟件的防范機制遠程控制物理設備。

對此，最優的方式就是軟件和硬件配合，即使軟件層被攻破，硬件層——安全芯片還可以提供堅實的保護。安全芯片可以采用加密，防攻擊檢測等手段來保護代碼和數據的安全存貯，軟件關鍵代碼也可以安全運行于芯片上。這種軟硬結合的方案已廣泛應用于可信計算、手機中的安全元件以及智能電網等領域。

眾多嵌入式系統方案中，大都是采用主MCU+ 嵌入式操作系統方式，其安全功能由軟件加密機制實現。這就缺少一個有效的安全信任錨(Hardware Root of Trust (HRoT))。獨立安全元件(secure element )做為信任錨，已廣泛應用于個人電腦、服務器、手機、各類智能卡中。

那么安全芯片在物聯網系統中，具體會起到哪些安全防護的作用呢？

一、認證

認證是指有效識別網絡中的用戶、計算機、設備和機器，保證僅有授權用戶和未被操縱的設備能夠獲得訪問權的過程。認證過程通常使用用戶名和密碼，但這種方式不夠安全，需要頻繁更換密碼，并且也不適用于無人值守的設備。為了保障物聯網能夠進行安全通信，就需要采用更可靠的加密機制。同時，隨著嵌入式系統對防范偽造、固件篡改和非法訪問的安全需求不斷提高，采用強大的加密措施是滿足其需求的唯一辦法。

安全芯片可作為密鑰和算法憑證的安全載體，起到認證模塊的作用。

使用安全芯片的優勢：

提供穩固的設備和網絡安全性；

為工業自動化和智能家庭等安全敏感市場創造新的商業機會；

避免因為認證薄弱而發生關鍵數據外泄；

強大的防偽造和防篡改功能；

降低服務欺詐和盜用的風險，確保只有獲得授權并付費的設備能夠使用服務。

二、安全通訊

在通常的物聯網架構中，設備和系統跨越多種網絡而互連。這些網絡往往采用了不同的標準和專有協議，在功能上非常強大，但也會把系統暴露于各種風險之下，例如消息竊聽和偽造。為了防范這些潛在的威脅，物聯網設備和系統需要具備安全通信的能力。

多數安全通信協議（如 TLS 和 DTLS）開始時都會對通信各方進行認證，然后創建一個會話密鑰，以保護各方之間消息的機密性和完整性。為了減少密鑰部署的復雜度，安全性不高的協議常常省去加密步驟以改善性能。如何降低密鑰管理復雜度是安全通信的關鍵。

以攝像頭為例，當網絡高清監控攝像機越來越普及時，安全也成為首要關注的問題。網絡攝像機更像是一場直播秀，之所以要對攝像機進行加密，就必須確保未經授權的人員無法看到或篡改數據，應用在不同領域的攝像機必須使用不同的加密技術。

監控攝像機通常采用最常用的是SSL/TLS加密技術，SSL私有密鑰可以被安全地存儲在智能卡芯片中，該芯片密鑰數據永遠不會被讀取出來，防止有人惡意獲取敏感數據。

三、數據加密存儲和安全性保護

連接到物聯網的設備常常將敏感的用戶數據，例如聯系人、旅行偏好、喜愛的電影或播放列表等，存放在本地。很多用戶擔心這種數據可能會被不法分子通過物聯網獲取或操縱。那么對數據進行加密以保護其完整性和機密性，可以減輕人們對數據失密的恐懼。

除了個人用戶數據以外，設備制造商和服務提供商也會把數據存儲在設備上，包括產品設計、業務計劃、使用統計、賬單和付款記錄、解密密鑰、授權碼、關鍵參數和日志等。其中一些數據必須保密（如媒體解密密鑰），很多數據需要完整性保護（如賬單日志）。

數據保密和完整性保護的挑戰在于如何安全地存儲密鑰。如果攻擊者設法讀出了密鑰，那么解密數據將是輕而易舉的事。如果密鑰等憑據的存儲區域不夠安全，完整性保護也將是形同虛設。