機(jī)頂盒（STB）市場(chǎng)在許多方面都是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)安全所面臨挑戰(zhàn)的完美案例研究。這是一個(gè)成熟的市場(chǎng)，到22年全球估值為6.2020B美元（由Grand View Research提供），并且似乎不太可能在未來幾年看到重大動(dòng)蕩。然而，退后一步，情況變得不那么可預(yù)測(cè)，因?yàn)榛旌想娎|盒現(xiàn)在支持更廣泛的功能套件。隨之而來的是一系列新的安全挑戰(zhàn)。

如今，機(jī)頂盒的設(shè)計(jì)復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了有線電視的范圍，支持從視頻會(huì)議到在線購(gòu)物的所有應(yīng)用。由于制造和互聯(lián)網(wǎng)成本的下降，機(jī)頂盒變得越來越實(shí)惠，這種與家中消費(fèi)者的直接聯(lián)系仍然至關(guān)重要，尤其是在拉丁美洲等發(fā)展中市場(chǎng)。然而，隨著機(jī)頂盒從簡(jiǎn)單的電視解碼器演變?yōu)槲⑿陀?jì)算機(jī)，它們變得容易受到其他計(jì)算機(jī)面臨的相同攻擊。因此，制造商現(xiàn)在需要保護(hù)其客戶的數(shù)據(jù)，并確保產(chǎn)品不會(huì)因家庭網(wǎng)絡(luò)上的可利用弱點(diǎn)而聲名狼藉。

教授舊產(chǎn)品新技巧

機(jī)頂盒內(nèi)容提供商已經(jīng)存在一系列安全問題：授權(quán)用戶竊取內(nèi)容，未經(jīng)授權(quán)的用戶竊取訂閱，更不用說黑客竊取其嵌入式固件并生產(chǎn)假冒機(jī)頂盒。然而，隨著機(jī)頂盒計(jì)算能力的提高，可以執(zhí)行更復(fù)雜的程序，不良代理已經(jīng)注意到了。黑客已經(jīng)開始在機(jī)頂盒上安裝惡意軟件，例如Mirai。然后，一旦被同化為僵尸網(wǎng)絡(luò)，機(jī)頂盒就可以聽從黑客的命令，進(jìn)行DDoS攻擊，比特幣挖礦或其他邪惡行為。在較小的規(guī)模上，受損的機(jī)頂盒可以在家庭網(wǎng)絡(luò)上站穩(wěn)腳跟，從中對(duì)其他連接的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行攻擊。雖然“零信任”網(wǎng)絡(luò)在政府和企業(yè)安裝中可能更為普遍，但只有最敬業(yè)的計(jì)算機(jī)愛好者才可能在家中進(jìn)行這樣的設(shè)置。

隨著機(jī)頂盒系統(tǒng)復(fù)雜性的不斷提高，Android TV等開源平臺(tái)正變得越來越流行。這種變化喜憂參半。傳統(tǒng)上，機(jī)頂盒使用封閉的專有平臺(tái)，使開發(fā)人員更容易處理安全性，因?yàn)樗麄儞碛型耆刂茩?quán)。然而，由于開發(fā)人員利用開源和免費(fèi)軟件工具的龐大基礎(chǔ)來加速產(chǎn)品開發(fā)，攻擊的可能性已經(jīng)增加。開源軟件還意味著開放訪問用于逆向工程和調(diào)試的軟件工具，使制造商設(shè)計(jì)的一部分（充其量）暴露在好奇的眼睛和好奇的頭腦中。

我把鑰匙放在哪里了？

為了保護(hù)機(jī)頂盒的硬件、固件和耗材介質(zhì)，制造商和內(nèi)容提供商必須依賴安全協(xié)議，例如數(shù)字版權(quán)管理 （DRM）、高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù) （HDCP）、安全數(shù)據(jù)（固件）加密和用戶身份驗(yàn)證。這些協(xié)議依賴于用于加密/解密、身份驗(yàn)證和密鑰交換的標(biāo)準(zhǔn)加密算法。這些算法被公共組織（如美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST））詳細(xì)記錄和標(biāo)準(zhǔn)化，因此它們的強(qiáng)度取決于它們的密鑰。例如，被盜或易于猜測(cè)的數(shù)據(jù)加密密鑰 （DEK） 可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)密性崩潰。因此，與任何其他依賴AES密碼來保密的系統(tǒng)一樣，機(jī)頂盒的安全基礎(chǔ)在于保護(hù)“王國(guó)的鑰匙”免受泄露，泄漏和猜測(cè)篡改。

與任何其他形式的機(jī)密數(shù)據(jù)一樣，密鑰需要在靜態(tài)和傳輸過程中受到保護(hù)。雖然有一些常用的技術(shù)可以保證靜態(tài)和傳輸中的數(shù)據(jù)安全，但本文的其余部分將重點(diǎn)介紹安全密鑰（數(shù)據(jù)）存儲(chǔ)。從最關(guān)鍵的密鑰需要不可變的基本假設(shè)開始，使用非易失性存儲(chǔ)器 （NVM） 是有意義的，該內(nèi)存在電源關(guān)閉時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。此外，選擇一次性可編程 （OTP） 類型的 NVM 將進(jìn)一步保證存儲(chǔ)密鑰的持久性。

安全的一次性密碼解決方案

這就引出了離散存儲(chǔ)器與嵌入式存儲(chǔ)器的問題。雖然分立存儲(chǔ)器有其一席之地，但使用嵌入式 NVM 具有低功耗、更小面積和更小信號(hào)延遲的優(yōu)勢(shì)。此外，它還可以利用較大的SoC現(xiàn)有的防篡改措施。

eMemory 是全球最大的純 NVM 提供商，開發(fā)了最先進(jìn)的、完全邏輯過程兼容的嵌入式防保險(xiǎn)絲 OTP。此外，他們的 NeoFuse IP 不受目視檢查逆向工程攻擊的影響，這與 eFuse 的安全限制形成鮮明對(duì)比，使嵌入式防保險(xiǎn)絲 OTP NVM 成為 STB 密鑰存儲(chǔ)的理想選擇。

eMemory成立了子公司PUFsecurity，基于其專利的反保險(xiǎn)絲OTP IP進(jìn)一步開發(fā)半導(dǎo)體市場(chǎng)的集成硬件安全解決方案。PUFsecurity的SecureOTP IP集成了物理不可克隆功能（PUF）和通用總線接口控制器，如AHB或APB。此外，安全 OTP 將敏感密鑰存儲(chǔ)為密文（與標(biāo)準(zhǔn) OTP 的明文相比），并支持對(duì) OTP 的內(nèi)存映射寄存器訪問，以便更輕松地進(jìn)行系統(tǒng)集成。

內(nèi)置PUF是靜態(tài)熵的來源，它使用同一晶圓/批次/工藝節(jié)點(diǎn)/晶圓廠上各個(gè)芯片之間的物理變化。可以在芯片上利用更穩(wěn)定和完全隨機(jī)變化的PUF將更接近PUF的“理想”視覺，PUF不受老化效應(yīng)（穩(wěn)定的物理變化）的影響，并且具有高度的熵（完全隨機(jī)的變化）。使用如此高質(zhì)量的熵源，Secure OTP 將按數(shù)據(jù)/地址/IO 完全隨機(jī)化其存儲(chǔ)的值，以便沒有一個(gè)密鑰（在寫入安全 OTP 后）看起來與另一個(gè)完全相同的源密鑰相同。

對(duì)于不得不使用傳統(tǒng)內(nèi)存專家專有（通常是異步）接口的系統(tǒng)集成商來說，提供標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線接口（如AHB/APB）是一個(gè)受歡迎的選擇。當(dāng)讀取和寫入安全 OTP 與訪問任何其他系統(tǒng)寄存器（使用安全 OTP 的寄存器內(nèi)存映射）相同時(shí)，使用熟悉的接口協(xié)議變得特別有吸引力。

保護(hù)機(jī)頂盒王國(guó)的鑰匙

電纜盒市場(chǎng)已經(jīng)在發(fā)生變化，因?yàn)樾鹿δ軡M足了客戶對(duì)與媒體交互的新方式的永不滿足的需求。新的“必備”功能，如互聯(lián)網(wǎng)電話，正在增加機(jī)頂盒的計(jì)算復(fù)雜性，因?yàn)橹圃焐淘黾恿祟~外的核心處理能力，以滿足對(duì)其增加功能的需求。不幸的是，這已經(jīng)吸引了黑客及其僵尸網(wǎng)絡(luò)。

機(jī)頂盒制造商現(xiàn)在面臨著雙重挑戰(zhàn)，既要防止內(nèi)容和用戶訪問被盜，又要保護(hù)其硬件免受對(duì)抗性攻擊。現(xiàn)在，如果沒有強(qiáng)大的密鑰安全性，僅依靠加密安全協(xié)議是不切實(shí)際的。來自 eMemory 和 PUFsecurity 的安全 OTP 是任何希望建立安全基礎(chǔ)并保持密鑰安全靜態(tài)的機(jī)頂盒制造商的理想存儲(chǔ)解決方案。

審核編輯：郭婷