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FPGA讓嵌入式設(shè)備安全成為現(xiàn)實(shí)

2024-08-26 11:41:36 Bob O’Donnell

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談及嵌入式設(shè)備，安全性一直是人們關(guān)注的一大話題。然而目前為止，人們的注意力都放在了錯(cuò)誤的方向上。不安全的網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)證明，最薄弱（且經(jīng)常被忽視）的環(huán)節(jié)往往導(dǎo)致重大的安全漏洞。

慶幸的是，設(shè)計(jì)師現(xiàn)在可以采用一些重要的新方案確保將硬件可信根、集成加密、固件彈性等關(guān)鍵功能融入到各種互連設(shè)備的設(shè)計(jì)中。

秘訣是什么？FPGA。

具體而言，全新低功耗FPGA解決方案，如萊迪思MachXO5D-NX?系列芯片，搭配萊迪思Propel?和萊迪思Sentry?軟件解決方案，可以幫助設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員以經(jīng)濟(jì)高效、低功耗和簡(jiǎn)化的方式將這些功能集成到他們的產(chǎn)品中。

使用這些低功耗FPGA器件的眾多優(yōu)勢(shì)之一是，它們可以為現(xiàn)有設(shè)計(jì)提供一層保護(hù)。與安全性同樣重要的一個(gè)事實(shí)是：并非每個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)師或工程師都是安全專家。因此，許多類型的設(shè)備在開(kāi)發(fā)過(guò)程中都會(huì)在無(wú)意中產(chǎn)生潛在的安全漏洞。設(shè)備的功能可能非常出色，可以很好地滿足市場(chǎng)和客戶的要求，但這些潛在的安全漏洞可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害產(chǎn)品的成功，增加大量無(wú)形的支持成本，額外的開(kāi)發(fā)工作等。

當(dāng)然，由于這些原因和許多其他原因，許多供應(yīng)商已經(jīng)更多地關(guān)注安全相關(guān)問(wèn)題。然而，隨著安全挑戰(zhàn)的數(shù)量和復(fù)雜性不斷增加，針對(duì)某一設(shè)備阻止所有不同潛在安全漏洞的工作仍然十分艱巨。

因此，許多設(shè)備設(shè)計(jì)人員都希望找到能夠幫助他們應(yīng)對(duì)現(xiàn)在和未來(lái)各類潛在安全問(wèn)題的解決方案。像萊迪思MachXO5D-NX和萊迪思軟件工具產(chǎn)品通過(guò)關(guān)注一些潛在關(guān)鍵漏洞，專門應(yīng)對(duì)上述諸多挑戰(zhàn)。

首先，MachXO5D-NX具有硬件可信根，用于確保設(shè)備的固件未受到任何更改。結(jié)合芯片的嵌入式閃存，確保了安全快速的啟動(dòng)過(guò)程，防止對(duì)FPGA位流的惡意攻擊。具體來(lái)說(shuō)，MachXO5D-NX集成了高達(dá)57 Mb的可配置用戶閃存（UFM），可用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理。

此外，該芯片的編程接口支持SPI和JTAG，充分可配置，還提供鎖定控制，用于防止先進(jìn)的外部攻擊和啟用制造后測(cè)試。這些功能的結(jié)合，以及對(duì)UDS（唯一設(shè)備密鑰）的支持，可實(shí)現(xiàn)故障安全（fail-safe）固件更新。

這些器件還支持片上多重引導(dǎo)，具有位流加密和身份驗(yàn)證功能，從而在現(xiàn)場(chǎng)更新位流和固件時(shí)增強(qiáng)安全性和可靠性。為了進(jìn)一步提高可靠性，還提供防回滾保護(hù)和可撤銷根密鑰選項(xiàng)，即便是最高級(jí)的固件安全威脅也能輕松應(yīng)對(duì)。

談及加密，這些新芯片還支持最先進(jìn)的加密算法，包括AES-256、ECDSA-384/521、SHA2-256,384/512和RSA 3072/4096。設(shè)備設(shè)計(jì)人員只需將芯片應(yīng)用到其設(shè)備設(shè)計(jì)中，即可集成NSA商業(yè)國(guó)家安全算法（CNSA）套件推薦的最先進(jìn)的安全技術(shù)。此外，由于FPGA可編程，隨著新加密算法的開(kāi)發(fā)，它們可以之后通過(guò)軟件更新進(jìn)行添加，確保符合最新的安全標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于人工智能或機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用的安全威脅越來(lái)越復(fù)雜（且數(shù)量眾多），以及由數(shù)字計(jì)算設(shè)備提供支持的基本社會(huì)服務(wù)（即基礎(chǔ)設(shè)施）數(shù)量的不斷增加，對(duì)萊迪思這些新產(chǎn)品的需求從未如此迫切。隨著黑客組織開(kāi)始參與創(chuàng)建和分發(fā)新的惡意軟件威脅，防御的時(shí)機(jī)也從未如此關(guān)鍵。因此，構(gòu)建嵌入式計(jì)算設(shè)備的公司和部署這些設(shè)備的組織需要盡可能警惕，減少與這些設(shè)備相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)因素。確保它們采用強(qiáng)大、可升級(jí)的硬件安全解決方案，如萊迪思的MachO5D-NX，是朝著這個(gè)方向邁出的重要一步。