光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iot物聯網設備數據安全,數據的安全保護是一個廣泛且不斷發展的研究課題,本文的內容僅對數據的安全保護做初步微探討,使小伙伴對“安全”這個話題有個基本的認識。下面將討論光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iot物聯網設備數據安全面臨的威脅,以及數據安全保護的基本框架。用于檢查物聯網設備固件數據完整性的方案。用于實現物聯網設備數據機密性保護的 Flash 加密方案和NVS 加密方案。用于實現物聯網設備固件數據合法性保護的 Secure Boot 方案。研究同時使用 Flash 加密方案、Secure Boot 方案的方法和效果,并概述如何在量產時使用這些方案。
物聯網設備數據安全概述
前面的文章介紹了如何保證數據傳輸過程中的安全性,使用光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iotHTTPS 協議可以保證數據在傳輸過程中的安全性。盡管使用安全的通信協議可以保證數據在傳輸過程中的安全性,但數據在到達設備端后仍面臨著諸多威脅。我們希望設備上的數據是安全的,但安全的確切含義是什么呢?正如我們將看到的那樣,安全性是豐富多彩的東西,也就是說安全性有很多方面。毫無疑問,安全性應該至少包含以下幾個方面。
(1)機密性。僅指定的開發人員能夠理解數據的真實內容。在智能照明系統中,設備連接路由器的 Wi-Fi密碼、用戶登錄信息和設備ID等數據需要實現機密性保護,避免數據被輕易地獲取、查看。
(2)完整性。數據在傳輸、存儲過程中可能被惡意篡改或者因意外產生誤碼,因此設備要能對使用的數據內容是否完整進行檢查。在智能照明系統中,設備在進行 OTA 升級時獲取的新固件和存儲的網絡證書等數據,在加載使用前,需要檢測數據是否完整,避免加載使用已經出錯或者被篡改的數據。
(3)合法性。接收數據的設備應該能夠鑒別發送數據的設備,并僅使用合法數據發送方發送的數據。在智能照明系統中,設備接收的控制命令和服務器端發送的新固件等數據應該僅來自指定的設備。試想,如果臥室的燈能夠被任意的一個智能手機控制,那就可能會打擾到您周末的美夢。
設備上的哪些數據是必須重點保護的呢?
(1)固件數據。固件是設備端運行的二進制可執行文件,負責協調系統內部資源以及內/外部的信息交互,其安全性如同 PC 上操作系統的安全性一樣重要,一旦其安全性受到威脅,設備端的正常功能將受到嚴重的挑戰,因此固件數據是必須重點保護的對象。在基于光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iotESP32-C3的智能照明設備上,固件通常指存儲在 Flash 上的 Bootloader 固件和 app 固件。
(2) 設備端要使用的關鍵數據,如設備連接云端的密鑰、用戶登錄設備的密鑰等。
為什么要保護物聯網設備數據的安全
物聯網設備數據在傳輸、存儲過程中可能面臨諸多安全威脅。一種云端與設備端進行數據交互的場景,即云端將數據發送到設備端,設備端獲取數據并將數據存儲在設備端的 Flash 上。光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iot為了保護設備端的數據安全,即在滿足機密性、完整性和合法性的情況下,設備端得到正確且可使用的數據,通常會使用加密的 HTTPS 協議來傳輸數據。但是,想要破壞數據安全性的“壞家伙們”仍然可能潛在地執行下列行為:
(1)破壞數據的機密性,如使用 Flash 讀取工具 esptool.py 讀取 Flash 上的數據,查看設備ID和Wi-Fi密碼。
(2)破壞數據的完整性,如擦除設備 Flash 上的用戶登錄數據、算改設備上網證書或者植入收集用戶信息的程序。這種通過在一段原始數據中插入一段有害數據的攻擊方式,稱為重組攻擊。
(3)破壞數據的合法性,如偽造發送數據的云端服務器,將非法數據發送到設備端,或者竊聽設備端某次登錄時的信息,然后通過向設備端重新發送登錄信息,非法登錄并控制設備端。這種通過重新“播放”竊取的數據來破壞數據合法性的攻擊方式稱為重放攻擊。
正如我們將看到的那樣,除非采取適當的措施,否則設備端的數據安全將無法得到保障。在實際的環境中,真實存在的威脅遠遠不止如此,光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iot物聯網設備經常要和其他設備進行通信并且一些設備工作在無人值守的環境中,容易被“壞家伙們”直接獲取并采用分析儀器分析數據、篡改數據,使得設備端的數據安全需求更加迫切。
保護物聯網設備數據安全的基本要求
保護物聯網設備數據安全需要從數據存儲、數據傳輸兩個方面進行討論,它們分別對數據的完整性、機需性、合法性保護提出了需求。
光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iot數據傳輸對安全性的要求主要體現在以下三個方面:
數據完整性:數據在傳輸過程中未被篡改或者產生誤碼。
數據機密性:傳輸的數據是加密后的數據,攻擊者無法監聽到數據的真實內容。
數據合法性:正在通信的對端設備是一個可信的目標設備。
數據存儲時對安全性的要求主要體現在以下三個方面:
數據完整性:數據在存儲過程中未被篡改或者損壞。
數據機密性:存儲的數據被讀取后,攻擊者無法破解數據的真實內容。
數據合法性:正在使用的數據是經過鑒權認證的數據。
當然,光伏智能無線網關芯片儲能wifi模組iot數據存儲和數據傳輸這兩個方面的保護并不是絕對獨立的,它們相互補充,共同構成了物聯網設備數據安全這個統一的框架。