Matter安全性：讓智能家居設(shè)備的隱私權(quán)成為設(shè)計基礎(chǔ)

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的激增，各行業(yè)公司正致力于改善智能家居設(shè)備的開發(fā)和推廣。

然而，隨著創(chuàng)新的繼續(xù)，網(wǎng)絡(luò)安全的風(fēng)險也在增加。主要讓消費者擔(dān)憂的安全和資料隱私也限制了技術(shù)的發(fā)展。本文介紹因應(yīng)安全和隱私而設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)連接標(biāo)準(zhǔn) Matter，強(qiáng)調(diào)其關(guān)鍵的性能如何確保從工廠到客廳的設(shè)備安全。

Matter 以前稱為 Project Connected Home Over IP (CHIP)，是一種全球連接標(biāo)準(zhǔn)，旨在實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的無縫通信。通過 Google、Apple、Amazon 和其他公司（包括 Silicon Labs）的努力，Matter 可以更輕松地構(gòu)建與智能家居和語音服務(wù)（如 Amazon 的 Alexa、Apple Smart Home、Google Assistant 等）兼容的設(shè)備。如今，設(shè)計適合這些流行生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)備是一項復(fù)雜的 工作，有時會導(dǎo)致糟糕的用戶體驗。Matter 的核心是在設(shè)計時會考慮到設(shè)備制造商和使用者。借助消費者智能家居設(shè)備的可互操作無線標(biāo)準(zhǔn)，該行業(yè)可將市場導(dǎo)向完全集成的系統(tǒng)。

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (internet protocol, IP) 是讓 Matter 能為所有人服務(wù)的關(guān)鍵要素?；?IP 的 Wi-Fi、以太網(wǎng)和 Thread 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使跨標(biāo)準(zhǔn)的通信成為可能。制造商青睞電池供電、遠(yuǎn)程和低功耗物聯(lián)網(wǎng)解決方案，以實現(xiàn)智能家居技術(shù)的無縫連接，而 Wi-Fi 和 Thread 等協(xié)議（使 用基于 IP 的網(wǎng)絡(luò)）使客戶能夠輕松開發(fā)出低功耗無線物聯(lián)網(wǎng) Matter 解決方案。

1 Matter采用現(xiàn)有技術(shù)的最佳元素

現(xiàn)有的無線協(xié)議提供了不同的優(yōu)點，Matter 定義的特征之一是利用這些技術(shù)提供的最佳特性并將它們集成在一起。

2 安全和認(rèn)證 Matter 的安全和認(rèn)證

目前，每個智能家居生態(tài)系統(tǒng)都有自己的安全和認(rèn)證要求。這給開發(fā)人員帶來困擾，并最終導(dǎo)致消費者的部署風(fēng)險。更多的協(xié)議意味著網(wǎng)絡(luò)犯罪分子的攻擊面更大。

常見的攻擊媒介包括：

? 通過遠(yuǎn)程控制或物理篡改導(dǎo)致故障；

? 誘使設(shè)備回退到安全性較低的模式；

? 配置假冒的設(shè)備；

? 通過配置的拒絕服務(wù)(DDoS)攻擊停止服務(wù)；

? 利用無占用證明（亦即，無保護(hù)的調(diào)試）。

消費者需要知道是否他們的設(shè)備可被信任。移動設(shè)備、PC 和云服務(wù)的最佳安全實踐—包括設(shè)備真實性、通信安全和訪問控制—已受開發(fā)人員和消費者所期待，這些機(jī)制也可以保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。然而，智能家居技術(shù)在制造、運營和維護(hù)方面存在自己獨特的安全問題，而這些都是 Matter 努力解決的方面。

3 開發(fā)與制造

Matter 軟件開發(fā)套件 (SKD) 由來自整個行業(yè)（包括 Silicon Labs），以安全為中心的大型開發(fā)人員團(tuán)隊構(gòu)建。它的代碼 是完全開源的，團(tuán)隊持續(xù)戮力規(guī)劃定期的審計和檢驗協(xié)議來監(jiān)控開發(fā)的變化。

為了避免設(shè)備在供應(yīng)鏈中的工廠中出現(xiàn)惡意代碼植入等攻擊，Matter 專注于提供設(shè)備身份和固件安全性。根據(jù)新成立的標(biāo)準(zhǔn)維持設(shè)備認(rèn)證過程的完整性至關(guān)重要。Silicon Labs 等無線技術(shù)設(shè)計人員提供工具和設(shè)備，說明開發(fā)人員從一開始就將安全功能妥善集成到設(shè)計中。例如，Silicon Labs 的 EFR32 器件允許開發(fā)人員加密和驗證啟動的映射，因此任何接收到該映射的設(shè)備都可以對其進(jìn)行驗證。

負(fù)責(zé)監(jiān)督 Matter 的連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟 (connectivity standards alliance, CSA) 還建立了一個安全小組和一個產(chǎn)品安全事件因應(yīng)小組 (Product Security Incident Response Team, PSIRT)，在外部報告出現(xiàn)安全漏洞時，迅速處理、審查和解決相關(guān)問題。

4 操作模式

在家中安裝后，設(shè)備仍然容易受到遠(yuǎn)程和物理攻擊。為了避免和抵御這些攻擊，Matter 認(rèn)證過程可確保加入網(wǎng)絡(luò)的每個設(shè)備都已經(jīng)過認(rèn)證，并且所有信息在安裝后都經(jīng)過加密和身份驗證。

安全連接可以單播到一個設(shè)備，也可以廣播到生態(tài)系統(tǒng)中的多個設(shè)備，以確保數(shù)據(jù)在保密和不變的狀態(tài)下到達(dá)其預(yù)期的目的地。該策略利用分層的身份驗證和證明方法完成任務(wù)。

Matter 安全是一體成形的，因此它不須依賴任何底層通信技術(shù)的安全性。Wi-Fi 或 Thread 等技術(shù)所采用的安全措施是一種額外的保護(hù)級別，而在設(shè)備齊全的整體套件中，Matter 的參考實現(xiàn)包含了安全功能的元素。

5 維護(hù)

在沒有維護(hù)機(jī)制的情況下維護(hù)安全是一種不切實際的期望；可靠的更新過程可防止惡意軟件和未經(jīng)授權(quán)的固件加載到運行中的設(shè)備上。

Matter 調(diào)試遵循最新的安全標(biāo)準(zhǔn)如下：

● 設(shè)備只有在經(jīng)過身份驗證后才能訪問 Wi-Fi 或 Thread 網(wǎng)絡(luò)；

● 設(shè)備擁有者須提供頻帶外的設(shè)備密碼以證明控制的安全性；

● 在未證明其真實性（即設(shè)備認(rèn)證）的情況下，設(shè)備無法加入 Matter 網(wǎng)絡(luò)；

● 空中無線（OTA）固件更新須經(jīng)過驗證和加密。

合規(guī)性分類清單有助于身份驗證，因此網(wǎng)絡(luò)可以在允許設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)之前判斷設(shè)備是否已通過認(rèn)證。分類清單列出了所有已知制造商及其兼容軟件，因此，如果軟件更新未經(jīng)認(rèn)證，則網(wǎng)絡(luò)上不會允許更新。每個 Matter 設(shè)備都包含一個制造商證書和一個私鑰，以證明該設(shè)備是可信的。Silicon Labs 在所有 EFR32 芯片產(chǎn)品中集成了加密技術(shù)，以在每個芯片的安全組件中生成私鑰——Secure Vault^TM，從而使私鑰無法入侵，因此不會被黑客攻擊或竊取。

Matter 協(xié)議本身也會進(jìn)行維護(hù)作業(yè)，而不僅是單純設(shè)備。其核心規(guī)范的設(shè)計依據(jù)原有的加密模式進(jìn)行更新，而不會改變整個規(guī)范，除非威脅分析指出必須進(jìn)行規(guī)范的修正，旨在因應(yīng)未來版本的修訂。

(注：本文轉(zhuǎn)載自《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年11月期)