广告

国民技术N32 MCU如何实现硬件级的安全防护?

时间:2020-11-06 作者:刘于苇 阅读:
如今万亿级设备接入量的物联网市场,对MCU的需求量持续上升。IC Insights 数据显示,2020年MCU 市场规模将达 171 亿美元,同比增长 3.2%,出货量则将创下 289 亿片的历史新高。预计2018-2023年,MCU市场复合年均增长率达到3.9%,到2023年市场规模将达213亿美元,出货量382亿颗。
广告

如今万亿级设备接入量的物联网市场,对MCU的需求量持续上升。IC Insights 数据显示,2020年MCU 市场规模将达 171 亿美元,同比增长 3.2%,出货量则将创下 289 亿片的历史新高。预计2018-2023年,MCU市场复合年均增长率达到3.9%,到2023年市场规模将达213亿美元,出货量382亿颗。

但伴随着巨大机会的,往往是巨大的责任和风险。作为新基建信息基础设施建设的主要内容之一,当前物联网面临诸多安全威胁,这些威胁从不同层面直接或间接地影响到IoT系统、设备和应用的安全性。安全问题是新基建物联网建设中亟待解决的首要问题。

根据Gartner的最新报告,到2023年,网络物理系统攻击带来的经济影响每年可能会超过500亿美元,这涵盖了M2M、物联网、工业4.0以及连接物理和数字域的许多其他系统。据国家信息安全漏洞共享平台(CNVD)公布的数据显示,所有物联网终端中,80%的设备存在隐私泄露或滥用的风险、70%的设备的网络通讯没有加密、60%设备的软件更新未做加密,物联网成为网络安全的重灾区,而其中最常用的硬件管理单元MCU首当其冲。

物联网安全的本质是利用系统的漏洞访问价值资产信息,以达到对系统的破坏和非法利用。在实际应用中,最典型的物联网攻击有:

  • 针对终端设备的可信根提取、固件提取、逆向分析、硬件破解、设备伪造等;
  • 针对通信管道的中间攻击、数据监听、劫持、数据协议分析;
  • 针对云业务平台的未授权访问、敏感数据挖取、伪造请求攻击、SQL注入攻击、文件上传漏洞、假冒服务器等安全风险。

数据存储和传输过程中,通常采用密码技术来保障数据的机密性、完整性、可用性、不可抵赖性、真实性、隐私性,这也是保障物联网安全性的核心。安全芯片由于实现了强大的密码功能和高等级安全防护能力,是保障信息安全的硬件基础设施。

专注通用安全MCU的本土企业

“我们在商用密码领域沉淀了20年,”国民技术(Nations )产品规划与管理部执行总监、资深行业产品规划师钟新利在接受《电子工程专辑》采访时表示,“基于密码技术形成了一套具有高安全等级防护能力的安全芯片技术架构,并为安全芯片增加了安全模块,其特点在于加强了芯片关键信息存储、运算过程的保护和抗攻击能力,现在已将该技术架构整合到MCU芯片产品中。”

此前,国民技术在MCU行业中被称为“安全技术排头兵”,主控芯片在金融等领域的安全市占率领先,近两年又密集发布了多个系列的通用MCU。据介绍,其MCU产品已经形成“安全+通用”的战略布局,赋予了通用MCU“安全存储、读写保护、分区权限管理、时钟安全系统、密码算法加速”等数十项硬件安全功能,以及一定的自身安全防护能力,旨在解决物联网纷乱复杂的安全问题。

国民技术通用安全MCU硬件安全能力

钟新利详细介绍了国民技术通用安全MCU的几种硬件安全功能,以及相应的硬件加速引擎和低功耗技术:

1、安全存储

安全存储功能的实现,使用了PUF技术与密码技术,PUF技术原理是根据每个芯片的身份特征数据生成不同的密钥作为存储加密的可信根密钥,程序执行时使用密码技术对读出Flash的数据进行了自动解密,对写入Flash的数据进行自动加密存储,同时为写入写出的数据提供了检错纠错功能,当芯片产生校验错误报警信号送入CPU,开发者可借助该报警擦除或改写加密数据,或对芯片进行复位、自毁坏等操作,使得攻击者无法获取或解读关键数据,保障了数据的机密性与完整性。

安全存储

钟新利以典型的安全存储技术举例,“一般编辑后的bin,在下载到Flash时是明文形式。通过暴力获取的方式,能够得到Flash内的明文内容,通过反向编译、绕开防护就能做到破解。我们把明文的bin以密文的方式存储,程序执行时自动解密,每颗芯片的Key也各不相同。”

2、读写保护

读写保护功能基于国民技术自主创新的WRP、RDP以及MPU等技术,WRP技术用于保护闪存区的页防止错误写(防擦),当运行程序跑飞时发生了对数据的意外改变,基于芯片提供的WRP技术生成只读保护区,保护Flash内容不被外部攻击写入。

RDP技术用于保护主存储区和Option Bytes的访问操作,防止闪存中的用户代码区被非法读出,用户根据需要配置不同保护级别(L0/L1/L2),实现外部接口读写保护。

读保护(RDP)技术

MPU技术实现了存储器保护单元,将存储区划分为多个独立存储区域,每个区域可单独设置地址、大小、访问权限和属性,实现区域数据隔离,当遇到非法访问时将产生错误或异常。

MPU存储保护技术

3、MMU分区权限管理

分区权限管理是指对存储区分区域管理,设置不同区域的互相访问权限,达到保护存储器中的代码和数据不被非法访问的目的。例如语音识别厂商要将算法灌入MCU,方案整合商需要将应用场景整合进去,终端设备制造商又要修改人机界面。彼此藉由API访问,并不影响开发本身,当异常出现时,提示存储器访问越界错误,开发者根据返回的异常采取应对措施,达到有效实现防复制、防篡改、防擦除的目的,保护多用户开发应用下的核心知识产权。

MMU分区权限管理

4、时钟安全系统

时钟安全系统用于监控MCU外部时钟晶体,当外部时钟晶体因被攻击或其它原因导致失效,时钟安全系统将会把时钟自动切换到内部RC振荡器,在外部时钟晶体恢复后再由用户选择切换时钟源,有效防止针对基于时钟的攻击者破外行为。

时钟安全系统

5、硬件密码算法加速引擎

加强了安全性,是否会影响速度呢?钟新利表示,国民技术安全MCU提供的10余种安全算法硬件加速引擎,不但能有效提升算法性能,还能提高存储资源使用率以及防侧信道攻击的能力。经实验测试,在同等运算条件下,使用硬件算法加速引擎比软件算法性能提高10倍以上,系统资源使用减少5倍以上。

基于这些硬件密码算法加速引擎,以及芯片内置的受可信根密钥保护的引导程序,可实现加密下载与固件安全更新功能,解决物联网终端产品在生产、维护阶段可能存在的信息泄露问题。

6、低功耗

在保障安全性的同时,低功耗也是物联网时代对MCU产品的硬性要求,尤其在一些电池供电的应用场合。据介绍,国民技术采用更先进的工艺,进一步提高产品集成度,集成了包括低功耗定时计数器、超低功耗电容式触控单元、低功耗无磁流量计量单元、支持低功耗模式的高速比较器等一系列针对应用优化的外设模块。同时,电源管理技术和亚阈值低功耗,让休眠功耗低至100nA,动态多电压域技术可有效调节MCU运行的动态功耗。

国民技术N32L4x系列产品与部分友商产品在功耗上对比

 “从芯到云”一体全生命周期安全解决方案

从MCU层面开始融入安全技术,能够让用户在端侧,就为产品快速构建全生命周期的安全策略,覆盖产品开发、生产、运行、维护四个维度,解决了从生产到维护整个声明周期面临的数据机密性、完整性、可用性、不可抵赖性、真实性、隐私性等问题。

构建产品全生命周期的安全保护

在云/管侧,国民技术积极构建安全云平台,其安全云基于国密/国际算法与嵌入硬件安全能力的物联网终端进行身份双向认证,可防护物联网通信过程中的设备伪造/服务器假冒等问题;通过采用密钥协商等方式生成临时密钥对,保护通信数据安全,可防窃取;基于提供的高性能杂凑等算法对传输过程中的关键数据进行摘要签名运算,可防数据假冒。

国民安全云综合解决方案

获全球电子成就奖

钟新利表示,基于国民技术物联网安全安全芯片及MCU的硬件安全能力,构建“从芯到云”一体化安全解决方案,可以有效解决物联网安全风险问题,保护物联网各应用场景中数据的机密性、完整性、可用性、不可抵赖性、真实性与隐私性。

国民技术的安全解决方案也获得了广大电子工程师和业内分析师的认可,在11月5日由全球电子技术领域知名媒体集团ASPENCORE主办的“全球高科技领袖论坛 - 全球CEO峰会&全球分销与供应链领袖峰会”上,国民技术N32G/N32L系列产品获得“2020年全球电子成就奖Ÿ年度微控制器/接口产品奖”。

以下是国民技术获奖MCU产品线的选型表,供大家参考。

责编:Yvonne Geng

  • good~~~~~
本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
  • 超越SD-WAN:uCPE作为3个关键垂直领域的边缘基础 鉴于最近对安全和勒索软件的关注,另一个强有力的用例是 uCPE 作为本地安全功能的东道主,包括访问控制、网络监控和高级威胁预防,以确保公司本地免受本地攻击。接下来,让我们探索更多针对垂直的用例。
  • 缩小IT/OT差距简化工业4.0实施 在每一个国家基础工业中,都可以看到不同团队看待和应对经营环境变化的方式存在显著差异,其中制造业尤为明显。制造业采用新的数字技术和流程来实践工业4.0承诺,使得两个主要支持团队备受考验。我们现在要做的是找到这些问题的成因,并克服挑战。
  • Marvell收购的Innovium,是唯一能抢下博通份额的网络芯 Marvell本周二(8月3日)宣布,已达成一项协议,将以 11 亿美元收购网络设备厂商 Innovium。Innovium脱胎于博通(Broadcom),由三位前博通公司的工程高管共同创立,却又与博通是竞争关系,这几年穷追猛打收获了不少博通的市场份额,也是迄今为止市场上唯一一家从博通手中夺得重要份额的公司。
  • 中国承诺2030碳达峰、2060碳中和,智慧能源市场商机何在 2020年9月,中国国家主席习近平宣布中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,并争取2060年前实现碳中和。这一发言被视作中国,乃至全球抗击气候变化一战中的重要一步,是我国向世界作出的庄严承诺,也是一场广泛而深刻的经济社会变革。这其中智慧能源技术将起到决定性作用,其中又有着无限商机等待着我们去挖掘……
  • Enea收购移动网络安全解决方案提供商AdaptiveMobile AdaptiveMobile 为移动核心网中的消息传递和信令安全提供软件和服务。 该公司的产品可保护移动网络、用户及其数据免受所有类型的网络攻击。 消息传递安全可防止可能与安全威胁、服务滥用或收入损失关联的意外流量。
  • Arm v9“机密计算架构(CCA)” 初步技术规格公布,能实现 Arm发布全新Arm®v9架构的安全性功能Arm 机密计算架构(Arm Confidential Compute Architecture, Arm CCA)的初步技术规格。Arm年初推出的Armv9架构将是未来3,000亿颗基于Arm架构芯片的技术先驱,而Arm CCA将成为改变行业在应用程序中构建计算环境信任模型的处理方式……
  • 新款iPad Pro 2021成最受欢迎的 由于采用性能相对强大的M1处理器和mini-LED屏幕以及更多的创新,新款iPad Pro 2021已经成为消费者心目中最受欢迎。然而,iPad 2却已经在全球范围内被列入“复古和过时”的名单中。
  • 三星折叠屏手机Galaxy Z Fold 3 目前来看,折叠屏新机作为一种新的生产力工具,逐渐成为高端/平板的一种趋势,有报料称三星的Galaxy Z Fold 3发布时间或为7月,并且会引入新手势操控。

  • ​快人一步,一触即发|芯海科技信号 视频来源:iQOO手机官方微博8月17日晚,iQOO8系列未来电竞旗舰重磅发布,通过屏下双控压感实现更多样的操控体验,双指变四指手速度倍增,在保持机身简洁的同时助你成为自带BUFF的竞技
  • 泰艺电子推出小型化恒温控制晶体振 泰艺电子,频率控制解决方案的领先供货商,推出全新 NN 系列恒温控制晶体振荡器(OCXO),能够满足严格的频率稳定度要求,同时具备优越的相位噪声性能。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了