一文了解芯片大厂Arm的物联网安全架构(PSA)

科技 2020-01-07 21:41 阅读:73

5G 的广泛部署和应用,无疑代表着物联网 (IoT) 时代即将到来。

智慧家庭中的智能家电,楼宇的智能仪表,遍布街道的监控摄像头,已经融入我们生活中的物联网硬件可能要远比我们想象得要多。据芯片研发巨头 Arm 统计,目前全球约有 80 亿物联网设备;预计到 2035 年,这个数字就会突破一万亿。

在这样一个数据驱动的时代,确保这近乎万亿的设备及其产生的数据是可信的,重要性不言而喻。但从目前现有的物联网生态来看,芯片设计、OEM,再到中间件、实时操作 (RTOS) 和软件的者,如何建立这个信任链,并能够形成积极的推动效果,才是重要。

作为整个链条的最底层的巨头,Arm 的思路,是自底向上,基于在芯片设计和 OEM 制造中植入的信任根,通过逐层、组合式的安全认证,完成设备整体信任链的构建。

可信的设备,是我们信任数据的基石。

专业的安全架构和组件是影响消费者信任设备的重要因素

7 月 9 日,Arm 在北京举行了一次关于 PSA 架构的技术研讨会。目前全球已经支持 PSA 安全认证的四家安全实验室,有两家(Brightsight、信通院泰尔终端实验室)出席,并了关于物联网安全的观点。

Arm 方的代表,是 Arm 新兴事业部总监 Rob Coombs。

Rob Coombs 认为,智能手机到智能硬件,消费者考虑的因素是类似的。设备的品牌,专业的芯片制造和支持 OTA 升级的操作商,基于安全组件的(如安全执行环境)的安全架构,第三方对安全性的担保(认证)都是消费者会考虑的重要因素。

但是,物理网设备又和智能手机有诸多不同。处理器性能,应用行业与场景,对成本的考量,都让为其带来和智能手机一样的安全性充满。

那么,由 Arm 主导发起的 PSA 认证,具体包括哪些内容?

四个阶段构建物联网设备的信任根

Arm 平台安全架构 (PSA) 包含两个认证(安全认证和功能 API 认证)四个阶段(分析->架构->实施->认证)其中,安全认证有三个级别,不同的认证过程和要求,对应被认证产品不同的应用场景。

详细介绍一下PSA安全认证的四个阶段:

阶段 1:分析

根据威胁模型,梳理具体设别的安全需求,并对潜在的攻击风险进行分析。

阶段 2:架构

阶段 3:实施

Arm 目前专为 v8-M Cortex 内核设计的安全固件代码(开源项目 TF-M)帮助有认证的厂商更方便的潜入安全能力。TF-M 基于 Arm 在 TrustzZone 技术的成功经验,意在为物理网设备引入的相对轻量级安全能力。

阶段 4:认证

满足 PSA 架构,基于 PSA 的信任根 (RoT) 的设备、软件,通过指定独立安全实验室,就可以获得 PSA 的认证。

PSA安全认证

三个安全级别,目前主要为芯片、实时操作 (RTOS)OEM ,以满足对不同场景的安全需求。

1 级认证是成本最低,认证速度最快的。主要通过问卷的形式,确保认证对象满足 PSA 模型的 10 个安全目标:

隔离的信任根服务、安全的过程、的验证机制、反刷写能力、认证支持的安全生命周期、随机数发生器 (TRNG) 和唯一性 (Nonce) 服务、独一无二的实体身份、鉴证、安全存储、安全启动。

者需要填写包括上述安全目标的一系列安全问题,并芯片、RTOS 和设备如何满足安全要求的说明,再由授权安全实验室审核。

2 级认证需要授权实验室基于白盒(源代码)的结果进行评估,并 PSA 的信任根,确保对象对轻量级硬件攻击和基础的软件攻击有防御能力。二级认证目前仅对芯片厂商开放,并在加速推广。

功能性 API 认证

功能性 API 认证,目的是帮助芯片、RTOS、OME 和应用程序的者,通过 API 在不同平台实现信任根服务。通过满足 PSA 规范的 developer API,者可在保障基础安全能力(认证、加密和安全存储)的前提下,更专注产品功能的。一致的功能 API 认证,确保不同者在同样通过认证的环境中无缝集成。

据了解,目前已针对芯片、RTOS 和 OEM 了免费的 API 套件,用于其者 API 符合 PSA 的要求,同时增强其对最新芯片平台硬件安全性的管控。

专用的开源安全固件代码

PSA 认证的价值,Rob Coombs 认为有以下四个方面:

PSA 认证六家发起方的背书价值。

从源头(底层)开始,解决物联网设备因为碎片化和成本导致的基础安全能力缺乏(信任的构建)

通过不同、多级安全认证满足不同场景的安全需求。

通过可免费查看且不断、覆盖各国和地区的合规标准的安全规范,高质量的开源可信固件 (TF-M)标准化的认证流程,针对物联网产业链快速推广。

信任根的广泛构建,芯片是第一步。之后会在整个产业链中推广,并且不局限在 Arm 生态。未来,我们会支持非 Arm 内核。负责认证的组织,也会更加独立、标准化的运作。

如果说 PSA 认证是为物联网嵌入安全能力的 “方法” 的话,那么相关规范,特别是 Arm 自有的开源项目,针对 Arm Cortex-M 处理器的可信固件 (TF-M)是重要的 “材料”也是安全能力的集中体现。

TF-M 基于 Arm的TrustZone 技术注:核心是通过 Cryptocell 的硬件加密/加速技术,在不过分削减硬件性能的前提下,划分安全域,保证数据、固件和外设的安全性。,针对广泛应用物联网领域的 v8-M 内核,包括创建可信的执行环境 TEE 和微控制器的安全处理环境 SPE安全存储、加密、日志审计、调试等实时服务。

此外,安全启动 (Secure boot) 可以更好的确保运行时软件的完整性,并支持固件的升级。

TF-M 项目:

据了解,今年2月,TF-M v1.0-Beta 已经支持 PSA 1 级和功能性 API 的认证,可以通过 API 可以实现安全存储、加密和鉴证。

将 TEE 的能力,通过 TF-M 从智能手机延伸到物联网,是一件令人激动的事。

对于 1 级认证所能的能力,Rob 表示,各国家和地区,如中、美、欧盟,都有针对物联网安全出台相关框架和标准,PSA 的 1 级安全认证,可以覆盖这些物联网相关的合规要求。而且,这个认证是有时限的;也就是说,认证要求会不断,和合规的步伐保持一致。

在中国本土的推广上,Arm 的某相关负责人表示,中国的物联网设备厂商普遍对安全很重视,很多自主意愿很强;同时,PSA 认证在中国有信通院泰尔终端实验室的支持,到目前为止推进的比较顺利。

PSA认证:

安全牛评

芯片公司在整个 ICT 产业链中有特殊的地位。作为一家已经被软银收购的英国芯片巨头,Arm 从安全发力物联网的意图明显。选择通过推动 Arm 生态内的安全认证,而不是标榜自身产品的安全能力,并且开源其核心安全能力,是个对行业非常有贡献性,也是一个非常有 “野心” 的决定。全球消费者对智能硬件安全性的意识正日益提升,物理网领域的安全认证体系,未来可能会成为影响消费行为的重要因素。在中国,以小米为代表的物理网安全生态,一定程度上表明了业界对物联网安全的重视。中国的物理网产业,虽然仍旧十分碎片化,但对安全的理解并不滞后。如何更好的融入中国的本地环境,受到产业界和消费者双方的认可,是 PSA 认证要在中国快速推广必须要正视的事情。

本文相关词条概念解析:

认证

认证(拼音:rènzhèng),汉语词语,是一种信用保证形式。按照国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)的定义,是指由国家认可的认证机构证明一个组织的产品、服务、管理体系符合相关标准、技术规范(TS)或其强制性要求的合格评定活动。认证按强制程度分为自愿性认证和强制性认证两种,按认证对象分为体系认证和产品认证。)也就是说,一但欧盟CE监督机构发现CE证书或宣告存在虚假迹象,机械产品没有达到相关欧盟指令的要求或机械产品出现了安全事故时,他们能够立即在欧盟境内联系到此负责人,此人代表制造商与欧盟当局处理CE相关事宜。认证员会对现场审核的情况进行书面记录以备日后使用。