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瑞薩電子推出的RX231/RX65N/RX651系列微控制器強化物聯網安全

0U9g_renesas_ch ? 來源:未知 ? 作者:李倩 ? 2018-05-10 08:46 ? 次閱讀

如今,越來越多的智能設備,需要進行聯網工作,我們把它稱之為物聯網設備。物聯網設備給我們的生活帶來了很多便利,但是由于自身需要聯網,不容忽視的安全問題也悄然而生。物聯網設備是一個完整的生態結構,包括終端設備,通信網絡,云端數據等等,要解決物聯網設備的安全性問題,前提是終端設備本身要足夠的安全。

嵌入式設備一直是物聯網設備中的重要成員,其芯片內部的硬件和軟件的安全性尤其重要。嵌入式微控制器承載著產品的核心功能,安全和保密顯得非常重要。傳統很多微控制器內置了一些硬件加密功能,或者廠商為客戶提供一些軟件加密算法,但是這些限制場景太多。

瑞薩電子推出的RX231/RX65N/RX651系列微控制器,將其獨有的Trusted Secure IP(TSIP)安全功能集成到MCU產品中,以滿足智能家居工業自動化、樓宇自動化和智能計量系統等更高的安全需求,另外還集成了增強型Trusted memory功能與區域保護功能,以此來強化物聯網的安全性。

Trusted Secure IP優勢

傳統通用MCU有幾種安全加密方式,一種是MCU沒有硬件加密功能,通過軟件加密算法實現,一種是MCU內部具有硬件加密算法,可以通過硬件來實現加密。但是這兩種都沒有密鑰保護功能,密鑰存放在Flash中,CPU可以直接訪問密鑰和AES加密模塊,如果加密密鑰泄漏,安全性將完全失敗。第三方得到了MCU,有可能可以非法的進行信息解密,導致產品固件泄露。

Trusted Secure IP(TSIP)和傳統加密方式對比,TSIP不同之處就在于具有強大的密鑰管理、加密通信和篡改檢測功能,可以防止未經授權使用加密模塊,強力保護密鑰,防止他人盲拷貝。

RX231/RX65N/RX651系列MCU利用Trusted Secure IP可以進行高速硬件計算來實現AES、AES-GCM、AES-CMAC加密和解密和隨機數的生成,以及安全管理用戶密鑰。基于這些功能,可以實現MCU中的固件的安全更新,并防止非法啟動固件(安全啟動)。Trusted Secure IP已通過CAVP認證,確保客戶使用高安全級別的設備。開發者可通過以下三項新功能實現設備操作的高可信等級:

強大的密鑰管理

加密密鑰與每個芯片獨有的ID關聯,并保存為無法破解的密鑰生成信息。密鑰安裝成功后,明文密鑰不會暴露在Trusted Secure IP之外。

加密通訊

將AES、3DES、SHA和TRNG等多種加密硬件加速器整合至Trusted Secure IP中,并且支持多種加密模式,比如AES支持ECB,CBC,GCM CMAC,CCM等模式,可用于認證和篡改檢測。

閃存區保護

RX231/RX65N/RX651系列MCU具有閃存區保護功能,用于保護啟動代碼,實現安全固件更新和安全啟動,防止通過通信路由(如Wi-FiUSB)篡改編程的企圖,防止非法程序修改或執行產生的威脅。

Trusted Secure IP應用

上面我們介紹了Trusted Secure IP(TSIP)的新功能特性,它可以針對諸如逆向工程、竊聽和病毒等威脅提供強大安全性能,有效的防止物聯網嵌入式設備免受病毒感染和竊聽。TSIP可用于智能家居等場景的數據加密,保護個人信息,防止設備被他人控制。另外,TSIP還可以進行安全固件更新,對固件進行加密,防止固件泄露,保護軟件資產。下面介紹常用的幾種應用案例。

Trusted Secure IP 的安全啟動嵌入式設備經過復位后,在運行應用程序之前,系統必須確認應用程序是否被非法篡改。Trusted Secure IP通過比較存儲在Flash內的MAC值和每次實時計算出的MAC值來判斷Flash內容是否被篡改,從而決定是否需要啟動應用程序。

如上圖所示,應用程序啟動過程主要分為幾個步驟。首先系統復位之后,復位向量指向Secure boot區域并啟動,Secure boot區域和復位向量區域不能通過CPU指令對這些區域進行非法自編程。然后,通過TSIP的AES來計算用戶程序的MAC值,由于TSIP中的密鑰無法被竊取,只要密鑰沒有泄露,就無法偽造MAC 。接著,計算出MAC值之后,通過和預先存儲的MAC值進行比較,如果兩者匹配,說明應用程序未被篡改,那么開始運行用戶程序。否則,如果兩者不匹配,應用程序可能被非法篡改,系統將停止運行。通過這個過程,可以保證設備系統的安全啟動。

Trusted secure IP的固件升級

MCU固件升級大多數采用網絡在線升級,Trusted secure IP的固件升級過程分為驗證固件和升級固件兩個部分,固件驗證通過后,才會進入到升級過程。

如上圖所示,固件升級程序運行在Secure Update區域,服務器先將加密的固件和MAC值傳到設備端(如RX231/RX65N/RX651),設備端的固件更新程序會先判斷該固件是否被非法篡改。先通過TSIP將固件解密后計算MAC,并和傳輸過來的MAC相比較。如果MAC比較后匹配成功,那么再進行固件升級,否則將終止更新。固件更新成功之后,系統將指向復位向量,重新啟動新的應用程序,從而實現整個升級過程。

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原文標題:每周一讀 | 物聯網設備不安全?Trusted Secure IP來守護

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