隨著智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0及可穿戴技術(shù)等新型技術(shù)的涌現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)連接和電子控制領(lǐng)域不斷快速發(fā)展，對安全性和可靠性的需求也不斷增加。物理安全和電子安全之間存在的差距不僅迫使企業(yè)需投入數(shù)百萬美元成本去彌補，同時也可能對企業(yè)聲譽造成難以修復(fù)的損害。在開發(fā)新的數(shù)字安全時需格外謹(jǐn)慎，以便考慮到物理安全，因為物理篡改已逐漸成為最初破壞系統(tǒng)的常見方式。因此，必須在設(shè)計之初就考慮到安全問題。此外，由于加密需求不斷增加，完整的安全設(shè)計方案必須涵蓋對未連入系統(tǒng)和未通電設(shè)備的保護。SMART Modular Technologies公司的Sentry安全模塊通過簡單、低成本的方式增強了系統(tǒng)的安全性和可靠性，甚至不需要向嵌入式系統(tǒng)施加任何電源。Sentry安全模塊將先進的新技術(shù)（如非易失性隨機存取存儲器（RAM）、低功耗傳感以及智能邏輯）融入緊湊、有效和靈活的外形尺寸中，可簡化設(shè)計并縮小物理安全和電子安全之間的差距（圖1）。

圖1：安全性差距圖。

物理安全和網(wǎng)絡(luò)安全之間的差距

2012年，一名電腦黑客發(fā)現(xiàn)酒店門鎖的安全性存在一個很容易被攻破的漏洞，任何人只需要花50美元購買相應(yīng)的硬件就可以在10秒內(nèi)打開任何一扇門（圖2）。大約400萬扇門都存在這樣的安全漏洞，該公司在接下來的一年內(nèi)投入巨資來替換、更新和修補這些門，以挽回品牌聲譽和盈利能力。

圖2：打開酒店電子門鎖

上述這類漏洞在安全領(lǐng)域被稱為漏洞利用。在大眾媒體中，黑客行為總是與軟件漏洞利用相關(guān)，其中可以看到反社會網(wǎng)絡(luò)叛客擺弄著五個鍵盤、三個監(jiān)視器，代碼在屏幕上快速滾動，他們敲擊鍵盤的速度遠(yuǎn)比大多數(shù)人想象得要快。然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)、無線連接以及樓宇自動化的發(fā)展，現(xiàn)實中的黑客越來越傾向于通過物理或機械技巧發(fā)動攻擊。

在酒店門鎖案例中，黑客利用了相關(guān)公司將電子控制系統(tǒng)接口完全開放的這一做法。通過利用這一完全未受到保護的接口，黑客可以獲得該門鎖的未加密代碼（固件），進而獲得每個類似門鎖密鑰的位置信息。之后，他可以通過模擬磁卡的方式將密鑰饋入系統(tǒng)，并在大約10秒內(nèi)打開任何門鎖。需要注意的是，門鎖生產(chǎn)商認(rèn)為，他們針對門鎖與門卡之間的通信采用了較難破解的加密技術(shù)并確保了寫卡器的安全性，因此這些門鎖是受到保護的。但這些生產(chǎn)商忽視了鎖內(nèi)的電子系統(tǒng)，因為他們只擁有機械鎖方面的專業(yè)技術(shù)，但卻缺乏電子系統(tǒng)方面的專業(yè)知識。

保持簡單

雖然NAND閃存是一種經(jīng)驗證的固態(tài)數(shù)據(jù)存儲器，但是酒店門鎖案例凸顯出很多行業(yè)內(nèi)普遍存在的安全意識差距，因為設(shè)計人員正不斷適應(yīng)連網(wǎng)電子領(lǐng)域不斷發(fā)展的現(xiàn)實。企業(yè)必須明白，盡管電子系統(tǒng)能帶來好處，但也存在一些不足。在出現(xiàn)電子設(shè)備前，基本上只有一種開鎖方式，但現(xiàn)在有了多種方式，有些方式甚至不需要接觸到鎖就能打開！在配電領(lǐng)域也是如此—過去只有幾種顯而易見的方式可誤導(dǎo)電表，但現(xiàn)在已經(jīng)能夠通過多種方式侵入計量終端設(shè)備，有些攻擊行為甚至無法在物理上檢測到。應(yīng)對這一新問題的解決方法是要審視物理和電子元器件的整體安全性。

圖3：完整的安全架構(gòu)。

圖3分析了一個完整的安全系統(tǒng)的架構(gòu)。這樣的安全系統(tǒng)考慮了電子系統(tǒng)面臨的所有攻擊途徑。首先是數(shù)據(jù)本身。以銀行類比，數(shù)據(jù)就像保險庫里的錢。保護數(shù)據(jù)的第一步就是要搭建“保險庫大門”，采用加密技術(shù)來隱藏數(shù)據(jù)。這可以保護數(shù)據(jù)免受99%潛在攻擊者的攻擊（缺乏打開“保險庫大門”的工具或動力）。攻擊者的第二種途徑是試圖獲取保險庫的密碼組合（或加密方案的密鑰）。獲得密鑰的一個方法是“暴力破解”，采用高功率處理器不斷猜測密鑰。另一個方法是探測或利用通信線路，試圖“竊聽”密鑰。這通常被稱為“旁路攻擊”。再向下一級是系統(tǒng)自身的物理安全性。在傳統(tǒng)銀行內(nèi)，這一層安全保護主要為監(jiān)控攝像頭、溫度及運動傳感器，甚至還包括防止不法分子靠近保險庫的激光系統(tǒng)。這里需要強調(diào)的一點是，每個電子系統(tǒng)都需要這一層安全保護，從而應(yīng)對旁路攻擊，否則就會像酒店門鎖那樣。底層安全代表密鑰安全，即便是安全方案的其他方面都按預(yù)期正常運行。再次以銀行類比，底層安全將涉及到全面了解系統(tǒng)、可能在威脅或惡意情況下自己攻擊系統(tǒng)的管理人員。在電子系統(tǒng)中，底層安全應(yīng)與重要安全數(shù)據(jù)的物理位置相關(guān)。若有充足的時間和昂貴的設(shè)備，某些攻擊可能會破壞和讀取存儲器數(shù)據(jù)。解決這一問題的一個方法是將以上任何一層的安全（通常是物理安全）連接至可擦除重要數(shù)據(jù)（CSP鎖/重寫）的智能邏輯，從而永久防止未來的任何訪問。

傳統(tǒng)來說，安全系統(tǒng)旨在通過增加復(fù)雜性來應(yīng)對攻擊，但SMART Modular Technologies注重的是提供僅需消耗少量電力（＜500nA）的簡單解決方案，從而，即便是在系統(tǒng)其他部分未通電時，也能始終保護重要數(shù)據(jù)。這一“全面”的方法已應(yīng)用于一系列產(chǎn)品，可用于多種應(yīng)用，并幫助減少設(shè)計、生產(chǎn)和驗證產(chǎn)品所需的時間。