作者：新思科技Mike Borza, Vincent van der Leest

安全討論往往聚焦于軟件，但軟件其實只是安全議題的一半；另一半是常被忽視的硬件安全，其重要性絲毫不亞于軟件。硬件安全在硅片層面實現，涵蓋處理器、存儲組件、輸入/輸出接口及電源，與軟件安全各司其職，又優勢互補。 唯有二者協同，才能為現代計算系統提供全面保護。

硬件安全的作用

硬件安全是安全系統的基石，提供基礎信任、物理防護與性能加速，并支撐軟件安全。若沒有安全的硬件，系統就像底部有洞的木桶，即便配備最先進的軟件安全措施，敏感數據和加密密鑰也終將會泄露出去。

硬件安全的核心特性包括防篡改、安全啟動、基于硬件的密鑰存儲，以及可信執行環境（TEE）。這些特性確保系統從已知的安全狀態啟動，保護敏感數據，并將關鍵操作與潛在威脅隔離。

缺乏這些硬件特性的系統天然是脆弱的。例如，若沒有硬件對安全啟動的支持，惡意代碼可能在啟動過程中侵入，在軟件開始運行前就破壞系統安全性；同樣，未受硬件保護的加密密鑰，也容易被竊取。

硬件安全的優勢

硬件安全增強了現代計算系統的整體防護能力和性能，提供了僅靠軟件難以或無法復制的多層防御。

首先，硬件安全有助于建立信任根（RoT），這對于驗證和保護系統操作的完整性與真實性至關重要。在系統運行過程中，安全啟動功能可確保系統從 “已知安全狀態” 啟動，防止惡意代碼在啟動過程中破壞系統；基于硬件的密鑰存儲可保護加密密鑰，使其極難通過內存轉儲或其他軟件攻擊手段被提取。

其次，硬件安全可實現物理防護 —— 軟件無法抵御物理攻擊，但硬件安全外設提供了多種物理保護措施，

包括：

防篡改功能，例如物理不可克隆函數（PUF），可阻止攻擊者通過物理探測或篡改系統來繞過安全控制；

安全硬件會大幅提高對系統進行逆向工程、發現漏洞及提取敏感信息的難度；

基于硬件的加密處理器可構建針對側信道攻擊的防御措施，而這類防御若用軟件實現，往往需要在芯片性能和面積上做出巨大妥協，實際操作中并不現實；

調試端口（JTAG 等）的訪問可通過 “密鑰” 或 “熔絲” 保護：密鑰方式提供靈活性，但必須確保每個設備的密鑰唯一；而熔絲則提供一種不可逆的一次性解決方案，一旦熔斷永久禁用調試訪問。

第三，硬件安全支持可信執行環境與硬件強制訪問控制，確保敏感操作和數據得到安全隔離。其核心目標是防止惡意軟件或已被攻破的軟件訪問關鍵數據；此外，硬件安全特性還能阻止攻擊者利用共享資源（如內存、中央處理器）收集并竊取敏感數據。 最后，硬件安全也有性能優勢。專用硬件安全模塊在速度及能效上遠勝軟件實現，尤其適用于高帶寬場景。例如，硬件加密處理器可承載 x8、x16 PCIe 全線速加解密，這是純軟件方案因速率要求過高而無法企及的。

軟件安全的作用

當然，軟件安全也有其獨特優勢，它能支持復雜且廣泛部署的安全策略，還可通過持續更新與補丁修復，確保系統在新漏洞出現時仍具備抵御能力，同時能快速響應新型攻擊手段。這些特性使其成為所有全面安全策略中不可或缺的組成部分。

例如，軟件安全具有更高的靈活性，可以隨時更新和重新配置，以應對新的威脅，而無需更改底層硬件；基于軟件的解決方案可部署于各種設備和系統中，具有極高的通用性和適應性；此外，軟件安全在實現高級應用層特性方面也至關重要，例如威脅檢測與響應，軟件工具可提供實時監測與風險緩解，確保系統迅速適應新興攻擊手段。

不過，盡管軟件安全的適應性極強，但只有建立在安全硬件的基礎上，其效用才能最大化。二者結合，可構建起強大的防御體系，有效抵御已知威脅與新型威脅。

建立完整的安全戰略

綜上所述，硬件安全與軟件安全并非彼此獨立，而是完整安全策略中互補的兩極：硬件提供軟件所依賴的信任根、物理防護與性能加速；軟件則賦予應對不斷演變威脅所需的靈活性與適應性。二者協同，才能形成 “整體大于部分之和” 的高韌性安全壁壘。

例如，基于硬件的密鑰存儲可確保加密密鑰的安全性，而軟件則在應用層身份驗證流程中管理這些密鑰的使用；同樣，基于硬件的可信執行環境可隔離敏感操作，而軟件則負責監控潛在的安全漏洞。

因此，面對持續演進的安全威脅，僅靠硬件或軟件安全都無法獨立勝任。只有二者結合，才能形成統一的防御體系，確保系統不僅安全，而且具備韌性與適應能力。通過同時部署強大的硬件和軟件安全，企業能夠構建一座經得起時間考驗的數字堡壘。

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