應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的SHA和AES解決方案

物聯(lián)網(wǎng)是所有關(guān)于共享，是該數(shù)據(jù)，控制或常規(guī)訪(fǎng)問(wèn)。這些誰(shuí)完全理解這一點(diǎn) - 那些最接近聆聽(tīng)那些喊最響亮的有關(guān)安全性 - 也明白了需要執(zhí)行的措施，以確保問(wèn)題得到緩解任何安全。雖然這不是不可能通過(guò)在公共網(wǎng)絡(luò)上的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，這個(gè)問(wèn)題仍然是有時(shí)可將數(shù)據(jù)傳遞到錯(cuò)誤的代理。出于這個(gè)原因，許多人認(rèn)為，認(rèn)證是在使物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)。的能力，以驗(yàn)證發(fā)出請(qǐng)求用于訪(fǎng)問(wèn)將極大減少惡意活動(dòng)的危險(xiǎn)的任何試劑的身份。

本文著眼于如何驗(yàn)證是在普通實(shí)現(xiàn)，尤其側(cè)重于它是如何在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的，突出的硬件和軟件的功能現(xiàn)在被集成到MCU的只是這個(gè)目的，以及它們?nèi)绾螏椭岣呷魏我话愕陌踩B接到的IoT嵌入式系統(tǒng)。

秘密武器

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)敏感系統(tǒng)提出的潛在威脅是，它可能會(huì)使這些系統(tǒng)受到攻擊;在商業(yè)，有可能使金融數(shù)據(jù)脆弱，但是在物聯(lián)網(wǎng)可能很好轉(zhuǎn)化為改變?cè)谝慌_(tái)機(jī)器，或訪(fǎng)問(wèn)操作參數(shù)到建筑物。這里的不同之處在于商業(yè)的世界仍然主要是“忽略”人類(lèi)，而物聯(lián)網(wǎng)旨在基本上除去人工交互的需要和費(fèi)用。

此外，該速度與任何變化可能需要執(zhí)行可能使人類(lèi)交互不可行的。電機(jī)控制通常被認(rèn)為是一個(gè)很好的例子;能夠修改在反應(yīng)電機(jī)的參數(shù)變化的負(fù)載可以提高工作效率顯著，即必須是自主的動(dòng)作，以充分有效。確保傳遞到控制電路中的任何新的參數(shù)是有效的，需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，或兩者的驗(yàn)證。

驗(yàn)證發(fā)件人是可能的，但是現(xiàn)在采用的標(biāo)準(zhǔn)方法是驗(yàn)證數(shù)據(jù) - 或者更確切地說(shuō)，檢查數(shù)據(jù)尚未被發(fā)送和接收之間改變。今天，這是使用安全哈希算法(SHA)，它返回一個(gè)“校驗(yàn)”為可自由共享，但“幾乎”從來(lái)沒(méi)有復(fù)制的數(shù)據(jù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在算法運(yùn)行數(shù)據(jù)，校驗(yàn)和生成并為數(shù)據(jù)到被認(rèn)證為真正的，本地產(chǎn)生的校驗(yàn)和必須與從遠(yuǎn)程代理傳遞。

事實(shí)上，它是安全的共享校驗(yàn)和，或“消化”，因?yàn)樗歉_地已知的，是因?yàn)樵撍惴ㄒ驯辉O(shè)計(jì)為僅返回一個(gè)可能的消化對(duì)于任何給定的數(shù)據(jù)。在這方面，它不同于常規(guī)的校驗(yàn)和，這很容易被復(fù)制為不同的數(shù)據(jù)。此外，該算法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，以便它是'實(shí)際上'不可能從摘要的值推導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)使用SHA主控板正在成為家常便飯;如此普遍，很多廠(chǎng)商現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在硬件加速，旁邊的MPU的主要核心。這允許算法來(lái)執(zhí)行更快和更可靠，同時(shí)不占用寶貴的核心資源。它也可以是一種有效的方法用于降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗。 SHA現(xiàn)在正在做的嵌入式處理器提供諸如德州儀器的Sitara AM35x系列和Atmel的SAMA5家庭，兩者實(shí)現(xiàn)了ARM的Cortex-A級(jí)應(yīng)用處理器核心。

先進(jìn)的加密

以及安全散列算法，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)，現(xiàn)在也被廣泛用于加密或本地解密數(shù)據(jù)，往往當(dāng)過(guò)度的空氣的更新被執(zhí)行。通常，這至少需要一個(gè)密鑰，存儲(chǔ)在本地的安全非易失性存儲(chǔ)器中。使用相同的密鑰進(jìn)行加密和解密，如AES確實(shí)算法，被稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)密鑰算法。

許多MCU現(xiàn)在支持AES，以允許代碼/數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)設(shè)備。使用加密可降低攻擊的通過(guò)在該領(lǐng)域中的代碼的修改的風(fēng)險(xiǎn)。它也可以用來(lái)當(dāng)制造是外包給認(rèn)證設(shè)備，因?yàn)樗梢苑乐箍寺』蜻^(guò)度生產(chǎn)。

加密是使用了一些具體的步驟，這可以被實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)MCU的功能，通常存儲(chǔ)在固件和通過(guò)API調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。一個(gè)例子是AES引導(dǎo)程序從Atmel公司，它可以在其具有引導(dǎo)程序的能力和至少為1千字節(jié)的SRAM的8位AVR微控制器上運(yùn)行。圖1顯示了加密流程圖用于AES引導(dǎo)程序。

AES加密的Bootloader Atmel的典型流程的圖像

圖1：AES加密的典型流程，由Atmel的引導(dǎo)程序所執(zhí)行。

像沙，AES加速度現(xiàn)在也正在實(shí)施對(duì)多個(gè)MCU中，從8位到32位，如從愛(ài)特梅爾，設(shè)有密碼加速器發(fā)動(dòng)機(jī)(圖2)的AT97SC3204。設(shè)備具有硬件加速AES加密/解密的另一個(gè)家庭是家庭LPC18S恩智浦。

愛(ài)特梅爾AT97SC3204可信平臺(tái)模塊規(guī)范達(dá)標(biāo)圖片

圖2：加密引擎有助于使Atmel的AT97SC3204完全符合可信計(jì)算組織的可信平臺(tái)模塊規(guī)范(V1.2)。

AES加密/解密的另一個(gè)重要方面是密鑰生成;在一般情況下，密鑰越長(zhǎng)就越安全的加密信息。出于這個(gè)原因，支持AES許多MCU也將集成真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，但基于FRAM的MSP430FR5xx和MSP430FR6xx混合信號(hào)MCU德州儀器家庭走得更遠(yuǎn)比這個(gè)，實(shí)現(xiàn)真正的隨機(jī)數(shù)種子所特有的每個(gè)設(shè)備。這些設(shè)備的另一個(gè)好處是其產(chǎn)生用于每一個(gè)會(huì)話(huà)的新密鑰并將其存儲(chǔ)在FRAM的能力; FRAM的低功率操作使得更頻繁地存儲(chǔ)多個(gè)在功率受限的設(shè)備(如那些由電池供電，因?yàn)樵S多的IoT節(jié)點(diǎn)預(yù)計(jì)是)它是可行的，同時(shí)最大限度地減少外部檢測(cè)引起電源波動(dòng)的過(guò)程中這可能是顯而易見(jiàn)的“窺探者”寫(xiě)傳統(tǒng)閃存時(shí)。

結(jié)論

同時(shí)使用SHA和AES的已成為可能具有升高發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)，或當(dāng)外包發(fā)生在其制造過(guò)程中的嵌入式系統(tǒng)比較常見(jiàn)的。然而，隨著的IoT帶來(lái)向下傳統(tǒng)障礙，在所有的嵌入式系統(tǒng)需要更大的驗(yàn)證可能會(huì)增加。安全已多次引為在物聯(lián)網(wǎng)的最大問(wèn)題之一;從維護(hù)獲得財(cái)產(chǎn)，以保持敏感的醫(yī)療和/或生物測(cè)定數(shù)據(jù)的安全，需要更大的警惕，現(xiàn)在遍及所有行業(yè)。

解決的辦法是不降低連接;這將很難似乎一個(gè)選項(xiàng)給出的IoT的性質(zhì)。解決的辦法是使連接更堅(jiān)固，通過(guò)添加如加密和認(rèn)證措施。出于這個(gè)原因，半導(dǎo)體制造商將繼續(xù)實(shí)施在越來(lái)越多的MCU的更大的安全功能。