2.1 安全保護的目的

為何需要采取保護措施

微控制器中的安全性是指保護內置的固件、數據以及系統功能。而對于數據保護有需求的場合，尤其是密鑰和個人數據最為重要。

固件代碼也是重要的資產。如果攻擊者能夠訪問二進制代碼，便可對程序進行逆向工程，嘗試找到其它漏洞，繞過許可和軟件限制。攻擊者可以復制任何自定義算法，甚至可以使用它來刷新硬件的克隆。即使是開源軟件，也有必要證明代碼的真實性，而且并未被惡意固件替代。

考慮到系統層面的保護，如環境，包含氣體，火災或侵蝕，檢測報警或監控攝像頭，拒絕報務攻擊（DoS 攻擊）是另一種主要威脅。系統功能須具有穩健、可靠的特性。

即使安全要求增加了系統的復雜性，也不得低估其地位。如今，越來越多的技術熟練的攻擊者將基于微控制器構建的系統做為潛在目標，希望以此實現經濟獲益。這些收益可能會非常高，特別是在攻擊可大規模傳播（比如在 IoT環境中）的情況下。即使系統無法達到完全安全，也可以提高攻擊的成本。

事實上，IoT 或智能設備已提高了對安全的要求。互聯設備可遠程訪問，因此對黑客來說極具吸引力。這個連接性本身可能為攻擊提供了一個基于協議弱點的入口。一旦成功實施攻擊后，一臺被破解的設備會破壞整個網絡的完整性（請參見下圖）。

什么需要被保護

安全不能局限于特定的目標或資產。如果代碼二進制文件一旦被公開，則很難保護數據，對應攻擊行為和保護機制很難被區分。但是對資產和風險進行匯總仍然非常有用。下表介紹的是被攻擊者當做目標的部分資產列表。

弱點、威脅和攻擊

保護機制需要處理不同的威脅。目的在于消除攻擊中可能利用的弱點。

第 3 節 攻擊類型中概括介紹了主要攻擊類型（從基本攻擊到最高級的攻擊）。

下面介紹有關安全的三要素：

? 資產：需要保護的內容

? 威脅：需要保護器件/用戶免于的內容

? 弱點：保護機制中存在的漏洞或缺陷

總而言之，攻擊是指一種利用系統漏洞訪問資產的實現。

3.1 引言

安全的一條重要規則是攻擊總是無處不在。首先，沒有任何保護措施能夠完全避免意外攻擊。無論采取哪種安全措施對系統進行保護，都會在器件使用過程中發現安全漏洞并加以利用。

最后一點需要考慮如何更新設備固件以提高其安全性（請參考第 5.2.2 節 安全固件更新（SFU））。其次，在實驗室條件下使用，可檢索微控制器內容甚至是設計架構細節。這些技術在 第 3.3 節 硬件攻擊 中進行了簡短的介紹。

從攻擊者的角度來看，如果期望收益/攻擊成本之比足夠高，那么攻擊便有利可圖。收益取決于竊取的資產價值以及攻擊的可重復性。成本則取決于成功實現攻擊所花費的時間和金錢（設備）。

攻擊類型

下面對攻擊進行了更為詳細的分組和分類：

? 軟件攻擊利用漏洞，協議弱點或不可信的代碼片段來執行。對通信渠道的攻擊（攔截或篡奪）屬于此類。軟件攻擊是最主要的攻擊類型。它們的成本可能非常低。它們可以廣泛傳播，反復進行，破壞力巨大。無需物理訪問器件，即可遠程執行攻擊。

? 硬件攻擊需要對設備進行物理訪問。最典型的硬件攻擊是利用未受保護的調試端口實施攻擊。但一般而言，硬件攻擊頗為復雜，成本可能非常高昂。進行攻擊時需要使用特定的材料，而且對電子工程技能有一定的要求。在板級或芯片級實施的非侵入性攻擊不會破壞器件，而在器件硅片級實施的侵入性攻擊則會破壞器件封裝。在大多數情況下，通過此手段找到一種可用于廣泛遠程攻擊的方法和信息，此類攻擊手段才是可利可圖的。

下表概括介紹了每種攻擊類型的成本及使用的技術。