多年來，已經(jīng)出現(xiàn)了大量的安全技術(shù)來服務于物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 和其他嵌入式系統(tǒng)設(shè)計。可信平臺模塊 （TPM） 是最突出的安全平臺之一，它基于 IEEE 802.1x 身份驗證框架，可以輕松集成到低功耗邊緣計算設(shè)計中。

但是，在深入研究邊緣計算機為何專門將 TPM 集成到其硬件中之前，了解這種安全技術(shù)的工作原理非常重要。TPM 通過將安全芯片焊接到 PCB 上或通過將 TPM 功能集成到芯片組中來實現(xiàn)，提供基于硬件的安全性，以通過刻錄到芯片中的唯一、不可更改的根密鑰來執(zhí)行設(shè)備身份驗證。它支持加密密鑰的安全生成和存儲，以保護資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的信息。

在 TPM 解決方案中，根密鑰對其他應用程序生成的其他加密密鑰進行加密，這些密鑰通過加密文件、文件夾和驅(qū)動器來獲得額外的保護。這使嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員能夠在數(shù)據(jù)隱私控制數(shù)量成倍增加的時候創(chuàng)建強大的數(shù)據(jù)保護。

GDPR、HIPAA 和 PCI-DSS 等數(shù)據(jù)隱私控制涵蓋個人身份信息 （PII） 和受保護的健康信息 （PHI），以防止連接設(shè)備中的信息處理不當。僅 GDPR 一項就對一些大公司造成了 50 億美元的罰款。

在嵌入式設(shè)計（尤其是低功耗邊緣計算機）中普遍使用 TPM 的另一個原因是TPM 2.0解決方案的可用性，可解決嵌入式系統(tǒng)中的現(xiàn)代安全威脅。

TPM 2.0 安全功能

2009 年首次標準化的安全模塊已從最初的 TPM 1.2 版本演變?yōu)檫m應計算處理的最新進展。TPM 2.0 標準實現(xiàn)了多項新功能，包括算法可互換性，而不是依賴單一的散列算法 SHA-1，以及增強的簽名數(shù)據(jù)以允許對 PIN、生物識別和 GPS 數(shù)據(jù)的驗證支持。

接下來，密碼身份驗證的添加繞過了在需要較低保護級別的應用程序中實施身份驗證軟件，這種功能靈活性在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中大有幫助。密鑰管理也有所改進，因此可以將身份驗證密鑰委托給有限或有條件的使用。

這些安全功能對于現(xiàn)在面臨黑客攻擊蠻力的邊緣設(shè)備至關(guān)重要。例如，需要保護位于遠程位置的不受監(jiān)控的設(shè)備免受未經(jīng)授權(quán)的第三方安裝惡意軟件的影響。這可能會破壞或泄露數(shù)據(jù)，或者可以用來操縱系統(tǒng)。

以連接的監(jiān)控系統(tǒng)為例，除了視頻和圖像，還有很多伴隨信息在沒有足夠加密的情況下可能被泄露或破壞。同樣，來自面部識別掃描儀的生物特征數(shù)據(jù)或與銷售??點 （PoS） 信息亭或銀行監(jiān)控服務相關(guān)的財務數(shù)據(jù)可能會受到損害，從而導致對公共和私人組織的嚴厲處罰。

堅固邊緣的 TPM 2.0

上面的示例說明了 TPM 技術(shù)需要確保數(shù)據(jù)從連接的設(shè)備到邊緣到云的加密。在數(shù)據(jù)泄露和未經(jīng)授權(quán)的系統(tǒng)訪問可能導致災難性后果的工業(yè)和關(guān)鍵任務基礎(chǔ)設(shè)施中，這一點更為重要。

從邊緣設(shè)備泄露或破壞的數(shù)據(jù)可能導致違反 GDPR、CCPA 和 HIPAA 等隱私控制，從而導致嚴重的經(jīng)濟處罰、訴訟和損害公司聲譽。對于制造和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，STUXNET 蠕蟲演示了成功安裝惡意軟件可能對操作技術(shù) （OT） 和網(wǎng)絡物理系統(tǒng)造成的物理損失。TPM 技術(shù)可以阻止能夠操縱機械、閥門和傳感器的幾行流氓代碼，這些代碼可能對人類造成傷害，以及對設(shè)備的廣泛損壞和災難性的環(huán)境破壞。

Premio 堅固耐用的邊緣計算機在主板上集成了 TPM 2.0 模塊，以采用關(guān)鍵的硬件安全加密。這種安全保護很容易在計算機的 BIOS 中啟用，并且可以打開以進行遠程邊緣部署。Premio 堅固的邊緣計算機提供的另一個顯著特點是可擴展的 GigE 網(wǎng)絡模塊，可提供多達 x18 以太網(wǎng)連接（x2 板載/x4 四端口模塊）。這些即插即用模塊基于兩個英特爾以太網(wǎng)控制器 i210 和 i350，這是一種來自英特爾的通用網(wǎng)絡控制器，并且還提供在遭受沖擊和振動的 m12 鎖定連接器應用中。這兩種以太網(wǎng)控制器都有助于促進緊湊型堅固邊緣計算機中多個標準 1000Base-T 接口（IEEE 802.3ab 標準）的基本構(gòu)建塊。

這些可升級的網(wǎng)絡模塊支持 LAN 和以太網(wǎng)供電 （PoE） 設(shè)備，但 i350 芯片組版本專門支持安全檢查，顯示入站和出站流量的情況。PoE 連接允許戰(zhàn)略性地放置監(jiān)控攝像頭、訪問控制系統(tǒng)和安全警報系統(tǒng)，而不受任何可用資源的限制，因為其電源和連接采用單電纜設(shè)計。

這種基于 TPM 的解決方案的另一個優(yōu)點是，作為硬件安全錨，它探索了在操作系統(tǒng) （OS） 級別構(gòu)建的安全功能，以增強邊緣計算機的信任鏈。

TPM 的基礎(chǔ)安全性

最后，當嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員轉(zhuǎn)向操作系統(tǒng)層時，Microsoft Windows 10 IoT具有一整套安全功能，可以構(gòu)建在支持安全的硬件和固件之上。Windows 10 IoT 通過在操作系統(tǒng)之上創(chuàng)建大量功能，在安全領(lǐng)域取得了重大進展，這些功能被納入 TPM 模塊。

這也顯示了邊緣計算機中內(nèi)置的 TPM 如何提供服務于眾多關(guān)鍵功能的安全基礎(chǔ)。特別是對于經(jīng)常部署在不定期監(jiān)控的區(qū)域的堅固邊緣計算機，由于其遠程部署，它們很容易被篡改。TPM 提供的基礎(chǔ)安全性可確保這些堅固耐用的邊緣計算機以某種方式運行，或者根本不運行。

審核編輯：郭婷