STMicro 的 SPC58 Chorus 系列 32 位汽车微控制器嵌入了硬件安全模块 (HSM),可保护敏感的安全信息(如加密密钥),从而确保防止车身和网关应用中的通信总线受到入侵。HSM 提供基于硬件的信任根,以支持安全通信、OTA 更新和安全引导。
现在,ST 在 SPC58 Chorus 系列汽车 MCU 中增加了 Arilou 的入侵检测和防御系统 (IDPS) 软件,以检测交通异常并形成针对网络攻击的额外保护层(图 2)。IDPS 是一种软件解决方案,旨在监视控制器区域网络 (CAN) 总线并检测汽车设计中电子控制单元 (ECU) 的通信模式异常。
专用安全MCU
以上部分简要介绍了集成安全功能以应对物理和远程攻击的 MCU。本部分将说明专用安全 MCU,通常称为安全元件,这些元件通过 I2C 或单线接口链接,充当主 MCU 的伴芯。
安全元件支持不具备安全功能的 MCU,它们基于专门构建的硬件,以提供针对各种威胁的安全框架。这些元件简单、便宜,并且可以减轻主 MCU 或 CPU 的安全相关任务(如密钥存储、加密加速等)负载。这就是它们也称为安全协处理器的原因。
在安全元件中,所有安全构件都在一个共同边界内工作,该边界将身份验证密钥与软件隔离,从而防止黑客进行攻击,如电源循环、时钟毛刺和边信道攻击。在工厂中将安全密钥和证书上传到安全元件中还可以防止 IP 盗用、设计克隆和产品仿冒。
以 Microchip 的 ATECC608A 安全元件(图 3)为例,其具有一个用于生成唯一密钥的随机数发生器 (RNG),同时符合美国国家标准与技术研究院 (NIST) 的最新要求。该元件还具有用于相互身份验证的加密加速器,例如 AES-128、SHA-256 和 ECC P-256。
最后,用于密钥存储的安全 ROM 营造了一个黑客和欺骗攻击很难更改的不可改变环境,从而防止篡改和边信道攻击。总而言之,ATECC608A 提供的服务范围从安全引导到 OTA 验证,再到用于物联网和云服务身份验证的安全密钥存储和传输。
另一个专门用于安全功能实现的低成本 MCU 是 Microchip 的 SAM L11 (图 4),可以保护功耗受限的物联网节点免受故障注入和边信道攻击等威胁的影响。该器件通过模块化 GUI 抽象出低级安全细节,使开发人员可以选择相关的安全功能,从而简化嵌入式安全功能实现。