基于安全性問題不斷升溫,美國國土安全部(DHS)為解決物聯網安全性的挑戰,在2016年11月列出了以下六大原則:
˙于設計時間整合安全性
˙加強安全性更新與弱點管理
˙以經過實證的安全性做法為基礎
˙依潛在沖擊決定安全措施的優先級
˙提升物聯網透明性
˙聯機時小心謹慎
上述原則是相當實用的架構,能讓OEM廠商及使用者認識處理器及搭配軟件所實作的信任架構。以先前多個產品世代為例,可信任架構能幫助設計師打造出更安全的物聯網裝置,用戶也能從連網系統中獲得眾多好處。
路由器可遏止惡意入侵
整體產業顯然未將安全性整合至設計時間,2016年的大規模攻擊事件,就是利用連網裝置的硬件接線默認密碼和開放式網絡服務。遭入侵不只是因為裝置安全性不足,更是因為物聯網內沒有其余的減緩措施。
位在局域網絡或互聯網邊緣的路由器,尤其適合用來遏止這類惡意行為,此種做法將物聯網的保全工作托付給ISP,因此難以順利推行,即使ISP不是物聯網攻擊的目標,卻也間接受到波及。隨著越來越多物聯網轉移到成本更高的無線連結,ISP也許會更樂意加強其邊際安全性。
對網絡設備公司和處理器供貨商而言,此類安全性做法早已司空見慣,像是依封包的數據開始部分過濾封包, 或是套用深層封包檢驗(DPI),甚至是使用IPsec或SSL,多是利用這些通訊協議的驗證機制來保護其傳輸的數據。視處理器效能及網絡速度而定,也許能加快這些功能的運作。
另一種偏離這類安全性做法的方式,則是用戶/實體行為分析(UEBA)。此技術進一步延伸經常用來追蹤端點及其通訊的DPI,以及基本的啟發式技巧,利用機器學習方式,從監控封包的巨量數據集合中學習,來找出異常的網絡流量,判斷是否為失控的物聯網裝置、數據外泄,或內賊引發的金融詐騙事件。從客戶的現場端,UEBA可透過通用型處理器在軟件內實作,未來則能卸除到專用的機器學習處理器。
責任感較強的物聯網開發人員會在設計時間實作安全性,但他們必須改用不同的方式來選擇處理器,必須將安全性,特別是平臺安全性,視為選擇組件時的首要條件。
除了網絡安全性功能,處理器實作平臺信任功能,進一步延伸ARM CPU的基本可信賴執行環境(TEE)功能。此類平臺信任方法能在裝置整個使用壽命期間提供安全保護,包括裝置的制造、投入運行、運作、更新和除役等階段,還有從開機到關機的整個循環。
如此一來,設計人員便能打造出可保護自身完整性的系統,依美國國土安全部的建言,也就是使用「整合安全性功能,以強化裝置本身保護能力與完整性的硬件」。
安全性更新與弱點管理
毫無疑問地,安全性更新與弱點管理同樣是物聯網產業的弱項。對一般使用者而言,安全性與自身最主要的關聯在于:裝置或數據控制權會被黑客奪走嗎?
雖然智能手機在這方面跟物聯網裝置一樣脆弱,但智能手機已不斷加強其安全性。FBI在2016年曾費勁心力想要從iPhone擷取數據,但Apple讓FBI的任務難上加難。
然而,Apple采用的技術,裝置與物聯網基礎架構的開發人員同樣也能取得??尚刨嚻脚_確保只有OEM簽核的程序代碼可啟動裝置。此外,還能保護程序代碼區塊及儲存于裝置內的數據,為OEM提供建構區塊,限制能于裝置執行的程序代碼,就像iPhone只能執行通過Apple審核的程序代碼,并透過其應用程序商店下載。
從理想層面來看,物聯網裝置應以可信賴平臺為基礎,且出貨時須為零弱點。然而實際上,所有裝置都包含錯誤,而多數都能透過軟件修正。經由可信賴平臺,搭配安全布建與更新工具,即使韌體存在過多錯誤,也能利用儲存在芯片內的特殊加密密鑰來進行更新。其做法是安裝新的韌體與密鑰,同時使舊密鑰失效,如此黑客便無法將裝置回復為先前有效的韌體映像檔。
在安全性更新與弱點管理這個議題下,國土安全部提出一個模糊但引人發想的建議:擬定停產策略。裝置是否應在使用一段時間或收到OEM的訊號后自我除役?這種做法當然可行,只要使用前面提到的安全開機或更新程序:OEM可在廠內設定裝置程序,讓裝置于特定時間后停機,或是推送更新,命令裝置自我終結。
重復使用經過實證的安全性做法
大部分的技術供貨商,一向鼓勵客戶善加利用整合至產品內的各項安全功能,亦即“以經過實證的安全性做法為基礎”。透過大量的文件記錄和客戶支持服務,OEM將能妥善利用這些功能。
另外,需要自定義功能的客戶也能利用咨詢服務,相關廠商亦協助進行系統驗證,確認系統符合DHS、NIST和開放網絡軟件安全計劃(Open Web Application Security Project)等組織所建議的最佳實務。
技術供貨商皆認為善加利用處理器平臺的信任功能,應是物聯網設計人員的首要之務,有鑒于其影響力之大。只要能防止未經授權的程序代碼執行,許多弱點便會消失。
透明性:透明性可讓物聯網相關產業準確評估可信賴度。物聯網系統用戶必須了解潛藏在系統內的弱點,而開發人員則必須了解軟硬件組件的潛在弱點。即使是沒有已知弱點可供檢視的情況下,取得對安全性開發流程的能見度,亦有助于正確評估風險。
DHS報告對透明性的討論主要著重于物聯網的供應鏈,并特別點出仰賴低成本、容易取得的軟硬件解決方案的風險。技術供貨商在物聯網裝置的供應鏈中扮演關鍵連結角色,可協助OEM提升透明性。在產品使用壽命初期,定義安全制造模式,能讓OEM毋需依賴保密機制,即可加載已簽核的程序代碼。
透過此模式將獨特唯一的ID與Salt燒入每一塊芯片,再將這些信息提供給OEM及其ODM外包制造商,如圖一所示。OEM會產生自己的Salt,技術供貨商并不會知道OEM的秘密,而OEM將之托付給供貨商的處理器來保護。畢竟,擁有透明性,并不表示得分享所有信息。
圖一 : 安全分布式制造模式提供透明化的安全性。
對ODM來說,處理器可在Slat上自行產生一組獨特唯一的公有-私人密鑰組。芯片可以輸出公有密鑰,但無法輸出私人密鑰。OEM可利用公有密鑰簽核程序代碼,再交由ODM燒入裝置。
一到現場使用后,處理器會讓裝置在開機時驗證程序代碼,并向OEM查證,確保裝置未被復制。同樣的機制也適用于安全韌體更新與裝置除役。總結來說,處理器能讓裝置在整個使用壽命期間保持透明性與完整性。
同時,技術供貨商亦明確載明處理器的安全宣告,包括哪些功能超出安全范圍,如此,物聯網相關產業便能評估其可信賴度。
謹慎聯機 確保物聯網裝置不受駭
物聯網產業另一項缺失,就是未小心謹慎地將裝置連接到互聯網。很明顯地,設備遭駭可說就是裝置未正確連接所導致,因為這些裝置最常發生意外存取。誰能想到,Target的信用卡終端機竟能經由營造服務公司遠程訪問?誰能想到,客戶保全攝影機上的互聯網Telnet端口會暴露于風險之中?
如先前所述,客戶現場端或互聯網邊緣的路由器正好位居絕佳的位置,適合用來監控流量、設立網絡防火墻、偵測入侵,還有分析用戶/實體的行為。如圖二所示,路由器可作為物聯網裝置的安全代理,設計更為出色或擁有更多功能的路由器,甚至可代替裝置執行一些工作。
圖二 : 謹慎的聯機示意圖:安全網關有助于保護終端節點
路由器及設計更優異且不受局限的物聯網裝置也可部署SSL或IPsec,以用來進行驗證、拒絕未授權的網絡裝置聯機。
保護物聯網安全的工具隨手可得,是否要采用全取決于OEM,另外網絡設備公司和ISP也需要提供更高一層的安全性,幫助較無相關措施的OEM防止裝置遭駭。
(本文作者Joseph Byrne、Ravi Malhotra、Geoff Waters任職于恩智浦半導體)