在下一個重大安全漏洞出現(xiàn)之前，大多數(shù)人不會考慮現(xiàn)代處理器架構(gòu)中的安全性。最近的 Meltdown/Spectre 事件允許流氓進程讀取它沒有特權(quán)訪問的內(nèi)存。在最近的另一起事件中，Mirai 惡意軟件感染了消費者互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品并將其收集到一個龐大的僵尸網(wǎng)絡(luò)中。從這些事件中學(xué)習(xí)是至關(guān)重要的，值得贊揚的是，處理器供應(yīng)商考慮這些以及整個攻擊面，以幫助提高設(shè)備的安全性。

在這里，我們探討了邊緣計算的一些最重要的功能以及有助于確保您的設(shè)備及其數(shù)據(jù)安全的安全措施。

指令集架構(gòu)

大多數(shù)指令集被認為是為最廣泛的開發(fā)人員市場服務(wù)的“通用”指令集，但指令集正在向非常具體的應(yīng)用程序發(fā)展。例如，機器學(xué)習(xí)正在驅(qū)動專注于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)矢量運算的指令。安全性還通過支持散列和加密函數(shù)加速的指令和芯片來解決。Arm、Intel ?和 AMD 包括加密指令，以顯著提高高級加密標(biāo)準(zhǔn) (AES) 加密和哈希生成（安全身份驗證和加密中的關(guān)鍵）的性能。

加速散列和加密函數(shù)的指令意味著它們可以實時完成，對設(shè)備的操作幾乎沒有干擾。這也意味著它們可以以其他方式應(yīng)用，例如安全啟動、固件更新（完整性檢查和更新身份驗證），以及在端點之間對數(shù)據(jù)進行加密和解密的一般通信。

處理器指令加速加密功能的另一種方法是將它們一起卸載到另一個處理器。這可以通過專用于安全功能的安全加密處理器來完成。可信平臺模塊 (TPM) 是這一概念的實現(xiàn)，提供安全啟動功能以及存儲加密。

虛擬化

虛擬化，就像在裸機硬件上運行的虛擬機管理程序一樣，調(diào)解來賓虛擬機的訪問，是處理器架構(gòu)不斷發(fā)展的另一個領(lǐng)域。雖然虛擬化主要是基于服務(wù)器的功能，但它正在嵌入式設(shè)備中尋找應(yīng)用程序以及安全分區(qū)功能的方法。

處理器架構(gòu)現(xiàn)在包括新的特權(quán)級別和定義什么是安全執(zhí)行環(huán)境以及什么是用戶空間的能力（因此與虛擬化及其帶來的額外審查無關(guān)）。

安全增強虛擬化的實施包括 AMD 的安全加密虛擬化 (SEV) 和英特爾?的軟件保護擴展 (SGX)。這些功能提供基于硬件的內(nèi)存加密，以保護以更高權(quán)限級別運行的進程。

可信執(zhí)行

許多應(yīng)用程序可以分為兩類；可信代碼和不可信代碼。這并不是說不受信任的代碼不可信，而是存在隔離代碼的要求。例如，如果您實現(xiàn)安全功能，您將希望它單獨實現(xiàn)（如果愿意，在它自己的島上）。

主要處理器架構(gòu)在所謂的可信執(zhí)行環(huán)境(TEE) 中實現(xiàn)了這一點。這允許受信任的應(yīng)用程序在與常規(guī)代碼分開的硬件環(huán)境中執(zhí)行。處理器本身實現(xiàn)了兩個虛擬內(nèi)核；一種是安全的，另一種是非安全的。在 Arm 世界中，這被稱為 TrustZone，英特爾?稱之為“可信執(zhí)行技術(shù)”。

更進一步

沒有完全安全的設(shè)備，但是通過構(gòu)建包含最先進安全性的設(shè)備，可以阻止攻擊者嘗試利用該設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)具有雙重影響，一旦發(fā)現(xiàn)漏洞，它可以迅速將聯(lián)網(wǎng)設(shè)備變成僵尸網(wǎng)絡(luò)僵尸。從一開始就將安全性納入設(shè)計過程有助于防止您的下一個設(shè)備成為下一個安全頭條新聞。

M. Tim Jones 是一位資深的嵌入式固件架構(gòu)師，擁有超過 30 年的架構(gòu)和開發(fā)經(jīng)驗。Tim 是多本書籍和多篇文章的作者，涉及軟件和固件開發(fā)領(lǐng)域。他的工程背景從地球同步航天器的內(nèi)核開發(fā)到嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)和協(xié)議開發(fā)。

審核編輯黃宇