|
若沒(méi)有應用環(huán)境，安全就沒(méi)有意義。嵌入式系統設計師經(jīng)常誤解安全，認為諸如特定的加密算法和安全協(xié)議等安全措施只是系統的附加特性。安全是一個(gè)過(guò)程，而不是永遠保持不變的一款產(chǎn)品或一種終極狀態(tài)。而且，也不能在產(chǎn)品將永遠保持安全的假設下，把安全措施簡(jiǎn)單地加入到一款產(chǎn)品中。設計師應該在設計過(guò)程開(kāi)始的時(shí)候，就把安全和其他參數如成本、性能和功耗等一并進(jìn)行考慮。 在設計的初始階段，利用安全設計檢測威脅 在設計安全解決方案的時(shí)候，首先必須做的就是定義一個(gè)威脅模型，然后再創(chuàng )建安全策略。一旦評估完成，就能安心地選擇具體的技術(shù)來(lái)實(shí)現安全對策。威脅決定應對策略，策略決定設計。 許多設計師都會(huì )犯同一個(gè)錯誤，在設計安全系統時(shí)沒(méi)有首先明確和了解可能遇到的真正威脅、以及這些威脅會(huì )為他們的終端產(chǎn)品帶來(lái)的重大風(fēng)險。相反，他們教條地把分類(lèi)的安全技術(shù)堆在一起，并希望能獲得很高的安全性。這樣做代價(jià)高昂，沒(méi)有系統能防御所有的安全威脅，在設計中囊括那些沒(méi)有必要的技術(shù)和防御沒(méi)有實(shí)際威脅的風(fēng)險毫無(wú)意義。 即使威脅建模有價(jià)值，它本身也存在風(fēng)險 對于資源受限的設備，嵌入式系統必須在存儲容量、功耗、處理能力、上市時(shí)間及成本等參數和安全需求之間獲取一種平衡。盡管存在資源不足的挑戰，通過(guò)仔細考慮威脅模型并設計系統使其工作在能滿(mǎn)足該模型的可用計算能力限制之內，仍有可能開(kāi)發(fā)出使產(chǎn)品在開(kāi)放環(huán)境中有效工作的系統。 對系統設計師來(lái)說(shuō)，考慮“威脅建�！钡脑矸浅Ｓ杏�。威脅建模是基于一種假設，即每個(gè)系統都有值得保護的固有價(jià)值。然而，因為這些系統是有價(jià)值的，他們對內部或外部威脅也是開(kāi)放的，這些威脅能夠且經(jīng)常給終端產(chǎn)品帶來(lái)?yè)p害。設計完成后的安全漏洞常常是無(wú)法修正的，且危及投入的資金和開(kāi)發(fā)資源，因此需要在設計周期的初始階段增強對安全評估的需求，并在整個(gè)設計周期中進(jìn)行監測和重復修正。 本質(zhì)上，我們可以把威脅模型定義為識別一組可能的攻擊，以便考慮配合一套徹底的風(fēng)險評估策略。有了威脅模型，您就能估計攻擊的概率、潛在危害和優(yōu)先級。 威脅建模很難，但是很有必要，威脅建模需要考慮系統是怎樣被攻擊的。建模完成后，它解決了潛在的系統安全故障隱患，解決了諸如它是如何產(chǎn)生、以及在出現安全故障時(shí)發(fā)生了什么等問(wèn)題。通常在市場(chǎng)和成本的壓力下，這個(gè)評估以一種特別的方式來(lái)進(jìn)行，即通過(guò)集思廣益征集系統有可能受到的所有攻擊(當然，潛在的黑客或許比您更超前一步)。對這個(gè)過(guò)程來(lái)說(shuō)，一個(gè)更加系統化及可重復的方法是使用攻擊樹(shù)，這個(gè)概念首先是由Bruce Schneier [1,2]提出來(lái)的。攻擊樹(shù)提供一種將攻擊系統的不同方式進(jìn)行系統性分類(lèi)的方法。大致來(lái)說(shuō)，就是您以一種樹(shù)的結構描述了系統所受的攻擊，在樹(shù)結構中節點(diǎn)代表著(zhù)攻擊時(shí)間。樹(shù)的根節點(diǎn)是攻擊者的總目標，達到該目標的不同路徑則是葉節點(diǎn)。 當正確完成威脅建模時(shí)，真正的威脅就被確定下來(lái)了。然而，如果弄錯了可能存在的威脅的話(huà)，其代價(jià)將是高昂的。設計師弄錯威脅的一個(gè)案例是DVD的保護。盡管DVD碟片被加密，密鑰也被放在播放機里，只要播放機里包含抗篡改硬件，這種保護方式是沒(méi)有問(wèn)題的。但當引入軟件播放器時(shí)，密鑰就被曝露出來(lái)，通過(guò)反向工程就能恢復密鑰，也使任何人都能自由復制和散布任何DVD內容。在這種情況下，它是有缺陷的威脅模型。雖然有安全措施，但是這無(wú)法真正解決問(wèn)題。 僅僅列出一堆威脅是不夠的，由于不同威脅的風(fēng)險不同，您還需要知道每種威脅的風(fēng)險。威脅建模的下一個(gè)步驟是風(fēng)險評估，這是在任何安全系統設計中的一個(gè)至關(guān)重要的部分。 風(fēng)險評估 在風(fēng)險評估中，不可避免地要討論一些基礎問(wèn)題，即What、Why以及Who? What—您在保護什么?在設計最初階段，就需要在您的系統中確定需要保護的關(guān)鍵對象。這些對象可能包括密鑰、特殊算法、器件標識符、數字媒體、生物特征識別或產(chǎn)品固件。 Why—您為什么要保護這個(gè)設計?您是否需要作為與商業(yè)伙伴協(xié)議的一部分而保護IP，該商業(yè)伙伴只在您承諾在自己設計的產(chǎn)品中能保護其安全才會(huì )向您提供IP?您是否需要在一個(gè)醫療設備或商業(yè)銷(xiāo)售點(diǎn)系統中保證機密的用戶(hù)信息是安全的?您所設計的產(chǎn)品是否將是黑客攻擊目標的熱門(mén)產(chǎn)品?所有這些問(wèn)題都將決定對有效的安全防范技術(shù)的選擇。 Who—是誰(shuí)真正地想要您的IP?當然，攻擊者名單是列不盡的。不管他是享受攻擊挑戰的經(jīng)驗豐富的技術(shù)專(zhuān)家，還是意圖獲取您的IP的大型組織、政府或競爭對手，關(guān)鍵都是要識別攻擊者的動(dòng)機、資源和專(zhuān)有技術(shù)，這樣您才能設計適當的防御措施。 安全策略 一旦您已經(jīng)識別出了您的威脅，并且權衡了風(fēng)險，接下來(lái)就該建立安全策略了。安全策略是解決方案背后的戰略，而技術(shù)僅僅是戰術(shù)手段。安全策略描述“為什么”，而不是“如何做”。 例如，一個(gè)基于FPGA設計的安全策略目標之一也許是“保持配置碼流的機密性”，這是系統的目標之一�！叭绾巫觥被驅Σ叩膶�(shí)施可能會(huì )是采用諸如AES等對稱(chēng)密鑰加密的方式，對配置碼流進(jìn)行加密以便實(shí)現這個(gè)目標。 下面總結了如何將這個(gè)工作放入到整體的設計流程中。 了解系統的真正威脅、并且評估這些威脅的風(fēng)險，評估哪些威脅是最危險的并最可能發(fā)生。將系統性防御這些威脅所需的安全策略進(jìn)行描述并歸檔。這將是一系列的聲明，例如：“只有可信任的代碼才允許進(jìn)入到受限制的內存”，或“密碼密鑰必須保密”。 設計并實(shí)施能加強系統安全策略的防范措施。理論上，這些防范措施是保護、檢測和回應的混合機制。 防范措施 在系統確定了潛在的攻擊，且已定義好安全目標后，就可以考慮實(shí)施防范技術(shù)來(lái)減輕風(fēng)險。一套有效的安全防范措施包括3個(gè)不同的部分，并且它們依次發(fā)揮作用：保護、檢測、回應。 為了解釋保護、檢測和回應之間的關(guān)系，我們來(lái)看一個(gè)經(jīng)典的汽車(chē)盜竊案例。偷車(chē)賊如果想要偷竊您的新車(chē)，他必須首先破環(huán)車(chē)門(mén)鎖。如果竊賊想要開(kāi)走汽車(chē)而不僅是搶劫車(chē)內財物，他可能遇到許多安全措施，包括由于沒(méi)有使用正確的鑰匙而導致觸發(fā)引擎關(guān)斷開(kāi)關(guān)，或者由于聲音、沖擊或篡改而激活警報聲。甚至車(chē)主還會(huì )采納其他額外的、意料之外的安全措施，如Lojack汽車(chē)恢復系統，盡管該系統還存在安全漏洞，但也可能把警察直接帶到盜車(chē)賊身邊。在安全設計術(shù)語(yǔ)中，門(mén)鎖和引擎關(guān)斷機制是保護對策，而警報是檢測對策，警察和Lojack系統是回應對策。 這些對策必須基于系統已知威脅來(lái)合理地共同工作。如果保護機制被攻破，必須依靠檢測和回應機制來(lái)抵御攻擊。如果回應機制不存在或無(wú)效，那擁有檢測機制也就沒(méi)有意義。 在嵌入式系統中，保護機制也許采取加密的形式、反篡改的機制[3]、或采用多種物理安全形式如機械性地搞亂連接處理器、內存裝置數據線(xiàn)以及關(guān)鍵元件封裝的硬件接入點(diǎn)。例如，媒體播放器一般使用加密法來(lái)實(shí)施數字版權管理(DRM)，以便作為對音樂(lè )和電影內容的保護。 檢測機制如入侵傳感器可被用于檢測開(kāi)路或短路，從而指示發(fā)生了企圖物理性損害設備的行為。 回應是系統的最后防御。通常，回應機制將關(guān)閉或禁用設備，或刪除敏感內容以預防發(fā)生危害�；貞獧C制也能記錄檢測到的攻擊類(lèi)型及發(fā)生時(shí)間，這樣就能在受到攻擊后提供有用的法庭審核信息。 結語(yǔ) 安全設計就是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、與具體的系統相關(guān)的過(guò)程，且往往很復雜。對于本文中談?wù)摰拿糠N安全話(huà)題，都有大量研究和專(zhuān)門(mén)技術(shù)資料供設計師研究和學(xué)習。在開(kāi)始進(jìn)行設計時(shí)，最重要的事情就是盡早開(kāi)始您的安全需求評估，定義系統安全目標，并經(jīng)常性地根據系統用途及市場(chǎng)的變化來(lái)確定是否最初的威脅已經(jīng)改變或擴展。 什么時(shí)候您才會(huì )知道您的系統是足夠安全的?澳大利亞新南威爾士Country Energy負責安全的Robbie Sinclair曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“在您感覺(jué)到不夠安全之前，安全措施總是過(guò)量的�！碑斈_(kāi)始您的安全評估時(shí)，請給出您對“多大程度的安全才算安全”這個(gè)問(wèn)題的答案。 |
|
“設計師應該在設計過(guò)程開(kāi)始的時(shí)候，就把安全和其他參數如成本、性能和功耗等一并進(jìn)行考慮�！� 好文章，學(xué)習 |
| 好 |
