近年來，已經(jīng)開發(fā)了編寫應(yīng)用程序以利用云的新方法。微服務(wù)（獨(dú)立運(yùn)行以完成單個(gè)任務(wù)的功能）在云開發(fā)人員中變得流行起來。它們的主要優(yōu)點(diǎn)之一是能夠獨(dú)立于平臺(tái)上并發(fā)運(yùn)行的其他服務(wù)進(jìn)行更改和更新。此模型非常適合許多云開發(fā)人員采用的持續(xù)交付實(shí)踐。

另一個(gè)增長(zhǎng)趨勢(shì)是容器的使用，它支持交付服務(wù)以及它們?cè)诜?wù)器或虛擬機(jī) （VM） 上部署所需的確切環(huán)境。Docker率先使用容器，并繼續(xù)制定標(biāo)準(zhǔn)，并在與其使用相關(guān)的實(shí)踐中引領(lǐng)市場(chǎng)。

云開發(fā)人員面臨的物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 包括一個(gè)連接設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，其中包括稱為邊緣網(wǎng)關(guān)（或簡(jiǎn)稱網(wǎng)關(guān)）的傳感器和中間設(shè)備，并利用這些新的云服務(wù)。它因其所承諾的巨大轉(zhuǎn)變以及與之相關(guān)的危險(xiǎn)和執(zhí)行挑戰(zhàn)而引人注目。云攝取和分析 IoT 設(shè)備生成的數(shù)據(jù)，從而允許從遠(yuǎn)程部署的資產(chǎn)中獲得新的見解并對(duì)其進(jìn)行控制。然而，與傳統(tǒng)PC平臺(tái)相比，云連接設(shè)備提出了非常不同的挑戰(zhàn)。開發(fā)在嵌入式設(shè)備上運(yùn)行的代碼需要硬件和軟件知識(shí)。其中許多設(shè)備的資源限制進(jìn)一步加劇了困難。嵌入式設(shè)備通常需要以非常有限的功率預(yù)算運(yùn)行，具有有限計(jì)算能力的 CPU 內(nèi)核，并且通常針對(duì)特定工作負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化。這意味著開發(fā)人員必須為資源有限的設(shè)備和云開發(fā)和維護(hù)單獨(dú)的代碼。

鑒于公司在云技術(shù)方面進(jìn)行了大量投資，將容器和微服務(wù)部署到這些邊緣設(shè)備的能力具有巨大的吸引力和價(jià)值。為了滿足將云智能的強(qiáng)大功能引入移動(dòng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求，微軟?實(shí)施了一項(xiàng)名為Azure IoT Edge的智能邊緣計(jì)劃。它使 Docker 容器和微服務(wù)能夠部署在 IoT 邊緣網(wǎng)關(guān)和其他設(shè)備上。這大大簡(jiǎn)化了開發(fā)人員的任務(wù)，因?yàn)榭梢詾樵苿?chuàng)建一次代碼，然后輕松推送到遠(yuǎn)程邊緣網(wǎng)關(guān)。它提高了設(shè)計(jì)敏捷性，同時(shí)縮短了上市時(shí)間，并降低了與維護(hù)兩個(gè)不同代碼庫(kù)相關(guān)的成本。但是，此功能也引入了對(duì)邊緣安全性的基本需求。

保護(hù)邊緣

設(shè)備制造商應(yīng)該如何保護(hù)網(wǎng)關(guān)等邊緣設(shè)備？網(wǎng)關(guān)充當(dāng)傳感器和云服務(wù)之間的接入點(diǎn)。因此，它們執(zhí)行連接和聚合來自傳感器的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)進(jìn)行分析和進(jìn)一步操作的重要功能。網(wǎng)關(guān)還可以充當(dāng)設(shè)備管理節(jié)點(diǎn)，對(duì)相關(guān)傳感器執(zhí)行各種命令和控制功能。例如，傳感器的安全運(yùn)行非常重要。開發(fā)人員可以通過結(jié)合使用身份驗(yàn)證（傳感器到網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)到云）、傳輸數(shù)據(jù)的加密以及傳感器固件和網(wǎng)關(guān)軟件的定期更新來確保這一點(diǎn)。這些功能如果沒有妥善保護(hù)，很容易受到惡意軟件或拒絕服務(wù)以及中間人攻擊的攻擊。

保護(hù)這些設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)要求是：

安全啟動(dòng)：設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)從硬件到操作系統(tǒng)的一直安全啟動(dòng)過程。

關(guān)鍵進(jìn)程的隔離：安全關(guān)鍵進(jìn)程、數(shù)據(jù)和功能應(yīng)該是隔離的，如果沒有適當(dāng)?shù)膽{據(jù)，則無法訪問。

不可變 ID：在設(shè)備生命周期內(nèi)發(fā)生的許多操作中，無法損壞的唯一設(shè)備 ID 至關(guān)重要。

安全存儲(chǔ)：這不僅限于來自傳感器的數(shù)據(jù)。它還包括敏感材料，如密鑰和證書，應(yīng)單獨(dú)隔離和存儲(chǔ)。加密數(shù)據(jù)不僅是好的做法，而且是必不可少的。

安全外圍設(shè)備：有時(shí)外圍設(shè)備執(zhí)行安全關(guān)鍵功能（例如，生物識(shí)別讀取器）。這些外圍設(shè)備應(yīng)僅配置為在安全狀態(tài)下運(yùn)行或可供應(yīng)用程序訪問。

安全更新：應(yīng)使用證書和密鑰來執(zhí)行固件和應(yīng)用程序更新，以確保設(shè)備整個(gè)生命周期的可信度。

解決方案需要軟件和硬件

實(shí)施這些安全措施需要硬件和軟件的正確組合。首先，選擇合適的硬件平臺(tái)至關(guān)重要。設(shè)備制造商通常會(huì)選擇滿足其設(shè)計(jì)功能和功耗要求的硬件平臺(tái)。但是，安全性也應(yīng)是主要標(biāo)準(zhǔn)。Microchip的SAMA5D2 Arm Cortex-A5??微處理器（MPU）提供了多種創(chuàng)新的安全功能，包括防篡改、安全RAM、安全保險(xiǎn)絲、真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（TRNG）以及對(duì)各種加密算法的支持。

為了確保盡可能無縫地實(shí)現(xiàn)安全性，使這些功能易于使用非常重要。這可以通過結(jié)合Azure IoT Edge，Sequitur Labs的IoT Security Suite和SAMA5D2 MPU的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。觀看在連接到基于 SAM E5 微控制器的葉節(jié)點(diǎn)的基于 SAMA2D54 MPU 的網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行的 Docker 容器和微服務(wù)的視頻演示。系統(tǒng)控制一個(gè)簡(jiǎn)單的門鎖，該門鎖在收到來自網(wǎng)關(guān)的命令時(shí)打開和關(guān)閉。此演示說明：

將容器配置安全配置到基于 SAMA5D2 MPU 的網(wǎng)關(guān)

邊緣節(jié)點(diǎn)證明

容器完整性檢查和修復(fù)

硬件加密操作

安全密鑰存儲(chǔ)中的證書和密鑰管理

物聯(lián)網(wǎng)安全套件經(jīng)過預(yù)配置，可建立安全隔區(qū)并利用 SAMA5D2 MPU 基于硬件的安全組件。安全域在網(wǎng)關(guān)上實(shí)現(xiàn)Sequitur的可信執(zhí)行環(huán)境CoreTEE?。CoreTEE 提供了一個(gè)可編程的隔離環(huán)境，用于執(zhí)行安全關(guān)鍵功能和存儲(chǔ)密鑰和證書等敏感數(shù)據(jù)。該解決方案還包括Sequitur的CoreLockr?，這是一個(gè)軟件中間件層，包括易于使用的API，供開發(fā)人員訪問由CoreTEE隔離的服務(wù)和外圍設(shè)備。該演示使用 SAMA5D2 MPU 的完整性檢查監(jiān)視器 （ICM） 通過響應(yīng)和修正向內(nèi)核注入的惡意代碼來監(jiān)控托管 Docker 容器的操作系統(tǒng)的完整性。在這種情況下，惡意代碼注入調(diào)用 ICM，導(dǎo)致 CoreTEE 檢測(cè)到的安全隔區(qū)中斷。CoreTEE 通過將內(nèi)核回滾到已知和受信任的映像來解決安全漏洞。第二個(gè)場(chǎng)景演示如何使用硬件安全性，使用 SAMA5D2 MPU 上基于 Arm TrustZone? 技術(shù)的安全隔區(qū)和 SAM E54 微控制器上的硬件加密引擎對(duì)葉節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份驗(yàn)證。

結(jié)論

鑒于風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)的嚴(yán)重性，很明顯，PC時(shí)代使用的安全分層實(shí)踐不足以滿足物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的安全要求。保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵是將硬件設(shè)備與先進(jìn)的安全技術(shù)和可信軟件相結(jié)合，使開發(fā)人員能夠在新設(shè)計(jì)中輕松實(shí)施這些技術(shù)。Microchip和Sequitur Labs致力于推進(jìn)用于物聯(lián)網(wǎng)和其他嵌入式設(shè)備的新型安全解決方案。

審核編輯：郭婷