在嵌入式設計中，安全性一直處于“二等公民”的地位，這主要是因時間和成本因素而造成。此外也有其他因素，例如嵌入式系統安全性正在成為復雜性的同義詞。還有一個原因是，人們缺乏對于安全性的重要性以及如何高效實現安全性的認識。

由此帶來的后果是：當工程師們在到處安裝軟件補丁時，人們才后知后覺地想起安全性設計。然而，由于超連接嵌入式物聯網（IoT）節點的出現，這種情況正在改變。這些節點要求采用高度安全的設計，以防御連接的溫控器、冰箱、CCTV和HVAC系統中的漏洞。

不過，在這個技術轉折點，需要指出的是，物聯網是一個高度多樣化的設計領域，因而沒有一個萬能的安全解決方案。即使在安全威脅方面也存在物理漏洞，如篡改企圖、設計克隆、IP盜用和產品仿冒等。在網絡攻擊方面，則有惡意軟件注入、分布式拒絕服務（DDoS）攻擊和側信道攻擊。

然而，與可負擔大量安全性投入的服務器和網關設計不同，物聯網節點（如連接的溫控器）需要一種更簡單的安全機制，以期在成本和功耗限制范圍內，實現物理和通信漏洞的防御。

為了提供針對物理和遠程攻擊的高性價比防護，MicrochipTechnology的SAML11微控制器為低功耗物聯網節點提供了簡單的安全實施方案。該處理器的時鐘頻率為32MHz，采用的內存配置為最大64KB閃存和16KBSRAM。板載picoPower技術可確保在活動和休眠模式下都能實現低能耗。

在密鑰配置方面，SAML11允許您使用來自其他軟件公司的第三方服務，例如Trustonic、SecureThingz和SeggerMicrocontrollerSystems等公司。這樣，通過使用模塊化GUI界面提取MCU安全特性的低級別細節，將大大簡化相關工作。

您可以只選擇與您的應用相關的安全特性。不過，SAML11也允許您開發自己的配置軟件，并使用代碼示例和產品演示來實現該軟件。

此外，SAML11將芯片級安全性與Arm的TrustZoneforArmv8-M相結合，可將安全固件與非安全關鍵型軟件代碼隔離開來。例如，TrustZone環境可以保護溫控器中的通信協議棧免受惡意攻擊，以防黑客通過惡意攻擊控制智能家居。

安全元件與硬件安全模塊（HSM）解決方案

如果您正在為自己的物聯網設計尋找更穩健的安全框架，即能夠在整個物聯網應用生態系統中發現薄弱環節的安全框架，該怎么做？

在這里值得一提的是，嵌入式系統中基于硬件的安全性通常意指集成了硬件安全模塊（HSM）的芯片，其中HSM充當獨立的“保安”來監控數據交換。這實際上是芯片內的獨立子系統，用于運行高級安全算法來防止遭受惡意攻擊。

但是，盡管基于HSM的方法可將主CPU從安全相關任務中解放出來，但是這種方法可能既昂貴又繁瑣，需要使用復雜的數據庫來存儲和分發安全密鑰。

確實，批量生產的大型公司可以更容易負擔得起基于HSM的安全解決方案。但是，更小規模的物聯網設計又該怎么辦？這類設計也需要有穩健的安全解決方案，以防御針對MCU中數字資產的黑客和欺騙攻擊。這時安全元件就派上了用場。

安全元件是一種昂貴的微控制器，用于通過I2C或單線接口與主MCU或MPU通信。該元件通過執行端到端身份驗證來保護連接的設備。

例如，Microchip開發的ATECC608A安全元件可執行三項基本任務：生成安全密鑰、提高加密速度以執行相互身份驗證，以及將密鑰存儲在安全內存空間中。換句話說，該元件為私鑰創建了安全邊界，并與其他軟件組件隔離開來。這進而又會阻止黑客控制物聯網設備設計中的電源和時鐘信號，避免他們利用這些信息創建后門通道，發起側信道攻擊。

安全元件在物聯網設計中日益受到青睞。Google和AmazonWebServices（AWS）等云服務提供商均支持使用ATECC608A，將物聯網節點連接到云。TrustZone技術也通過在物聯網設計框架內提供固件保護來支持ATECC608A。這些都是相當大的支持！

該安全元件芯片還配備了升級的隨機數發生器（RNG），以遵守美國國家標準技術局（NIST）在SP800-90A/B/C比特生成標準中規定的新要求。

總結

物聯網設計中圍繞連接的漏洞將安全問題推到了前沿。盡管目前連接的物聯網設備數量仍大于安全設計實施數量，但隨著致力于簡化密鑰配置的低成本安全芯片的推出，可能很快就會改變這種不平衡現狀。

同樣明顯的趨勢是，硬件與軟件解決方案正在結合起來，共同保護物聯網設備免受越來越多的攻擊載體的攻擊。硬件與軟件領域之間的這種聯合，也有助于避免實施穩健安全解決方案所需的陡峭學習曲線。