設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全始終是個(gè)重要的考慮因素，因?yàn)槿魏芜B接的設(shè)備，無論大小，都是通向更廣闊網(wǎng)絡(luò)的潛在入口。但隨著互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 攝像頭的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)安全需要成為焦點(diǎn)。

聯(lián)網(wǎng)攝像頭很容易成為攻擊目標(biāo)。攝像頭通常配備各種功能，且經(jīng)常安裝在無人監(jiān)管的位置，通常與云端始終保持連接。這是黑客無法抵御的組合，也是眾多最嚴(yán)重的DDoS攻擊 (包括2016年的Mirai僵尸網(wǎng)絡(luò)) 均涉及IP攝像頭的原因。

安全風(fēng)險(xiǎn)無處不在

IP攝像頭整個(gè)生命周期的幾乎每個(gè)時(shí)間點(diǎn)都有可能被操縱或被竊取。在安裝過程中，當(dāng)IP攝像頭經(jīng)過遠(yuǎn)程驗(yàn)證并已發(fā)送用于網(wǎng)絡(luò)訪問的憑證時(shí)，黑客可以竊取用于合法訪問的私有信息。攝像頭安裝后，與云端的每個(gè)會(huì)話都涉及一次身份驗(yàn)證過程，該過程中可能被仿冒，并且任何視頻傳輸都可能被竊取或操縱，成為深度偽造攻擊的一部分。

此外，制造商往往將IP攝像頭的連接用于自己的目的，從后期配置到現(xiàn)場(chǎng)更新和定期維護(hù)，這些會(huì)話也可能被劫持或?yàn)E用。

鑒于存在如此多的風(fēng)險(xiǎn)，最好將IP攝像頭的網(wǎng)絡(luò)安全視為設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)安全視為與功能的每個(gè)方面相關(guān)的設(shè)計(jì)元素。

行之有效的保護(hù)

當(dāng)然，有許多經(jīng)業(yè)界驗(yàn)證的方法可以保護(hù)IP攝像頭，還有安全認(rèn)證可以確保使用業(yè)界公認(rèn)的保護(hù)。例如，如果攝像頭連接到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，它可以使用加密系統(tǒng)——如WPA-PSK (PBKDF2) 或WPA-EAP-TLS——來保護(hù)傳輸。在北美市場(chǎng)，獲得FIPS 140-2認(rèn)證的設(shè)備可以使用經(jīng)過驗(yàn)證的加密算法。

但是，無論設(shè)計(jì)使用哪種協(xié)議組合，最好在芯片中存儲(chǔ)和保護(hù)敏感信息(如憑證和安全密鑰)。

創(chuàng)建信任根

基于芯片的安全性是硬件 (而不是軟件) 中的信任根，因此極難篡改或利用。

以安全元件的形式添加基于芯片的信任根，可以保護(hù)各種易受攻擊的交易，包括物聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備之間和設(shè)備與云的交互。

在IP攝像頭中，安全元件是用于進(jìn)行多種類型保護(hù)的平臺(tái)，因此網(wǎng)絡(luò)保持安全，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問，并且攝像頭圖像可被信任為真實(shí)的和未經(jīng)修改的。

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量身定制的保護(hù)

恩智浦EdgeLock SE050安全元芯片是一個(gè)防篡改的平臺(tái)，專為多個(gè)IoT安全使用場(chǎng)景設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)安全密鑰和證書的強(qiáng)大保護(hù)。它支持最新的TLS和WPA-EAP-TLS安全協(xié)議，以及加密功能 (如HKDF、PBKDF2和主機(jī)MCU/MPU或云使用的安全SCP通道保護(hù))。

EdgeLock SE050附帶預(yù)安裝的安全代碼，并且預(yù)配置了憑證——在生產(chǎn)期間或在從代理商發(fā)貨之前添加，因此可節(jié)省開發(fā)時(shí)間。預(yù)配置的憑證為IoT設(shè)備 (如IP攝像頭) 提供了唯一標(biāo)識(shí)，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)入網(wǎng)過程，并使入網(wǎng)過程更加安全。

當(dāng)設(shè)備連接到Wi-Fi路由器時(shí)，身份驗(yàn)證過程會(huì)使用這些憑證，從而幫助保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問。而且，由于憑證永遠(yuǎn)不會(huì)離開IC，因此信任鏈在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中得以保留。結(jié)果是，真正的端到端安全建立在基于芯片的信任根之上。

四個(gè)關(guān)鍵操作

用于設(shè)計(jì)IP攝像頭時(shí)，EdgeLock SE050可保護(hù)許多關(guān)鍵操作：安全云注冊(cè)、設(shè)備到設(shè)備的身份驗(yàn)證和證明、后期參數(shù)配置和Wi-Fi憑證保護(hù)。此外，EdgeLock SE050有助于滿足政府特定的安全要求，例如加拿大和美國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的FIPS標(biāo)準(zhǔn)。我們來詳細(xì)了解一下這些功能的工作原理。

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安全云注冊(cè)

IP攝像頭與公共/私有云、邊緣計(jì)算平臺(tái)或基礎(chǔ)設(shè)施的每次連接都應(yīng)該是安全的零接觸事件。EdgeLock SE050提供從芯片到邊緣到云的端到端安全性，并保護(hù)用于與云服務(wù)提供商建立安全TLS鏈接的憑證。

在設(shè)備的生命周期內(nèi)，密鑰不會(huì)暴露給任何一方。使用TLS驗(yàn)證時(shí)，EdgeLock SE050支持TLS 1.3版和使用對(duì)稱密鑰或臨時(shí)密鑰的預(yù)共享密鑰密碼套件。

EdgeLock SE050支持與云、邊緣計(jì)算平臺(tái)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全零接觸連接

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設(shè)備到設(shè)備驗(yàn)證和證明

安全操作是指使用相互驗(yàn)證來防止電子偽造并驗(yàn)證原產(chǎn)地。在本文中，“設(shè)備到設(shè)備身份驗(yàn)證”這個(gè)術(shù)語有點(diǎn)用詞不當(dāng)，因?yàn)镮P攝像頭通常連接到網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)集中器、云和服務(wù)器，而不是其他IP攝像頭。無論采用哪種方式， EdgeLock SE050都支持相互驗(yàn)證，并以安全且可擴(kuò)展的硬件信任根為后盾，有助于確保只有授權(quán)的設(shè)備才能訪問網(wǎng)絡(luò)。

驗(yàn)證攝像頭數(shù)據(jù)的可信度后，EdgeLock SE050支持?jǐn)?shù)據(jù)驗(yàn)證，并且還可以用于安全推導(dǎo)對(duì)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密的加密密鑰。

如果懷疑原產(chǎn)地或擔(dān)心供應(yīng)鏈中的篡改，EdgeLock SE050可用于提供設(shè)備原產(chǎn)地證明。驗(yàn)證簽名隨機(jī)數(shù)來證明其可靠性，并使用證書將公鑰與其相應(yīng)的私鑰所有者綁定。EdgeLock SE050還提供物理保護(hù)，防止側(cè)信道攻擊和私鑰篡改。

EdgeLock SE050支持相互驗(yàn)證，以防止偽造，并驗(yàn)證原產(chǎn)地

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后期參數(shù)配置

在IP攝像頭出廠之前，制造商可能希望設(shè)置配置參數(shù)，以定制攝像頭的操作，使其適合在指定區(qū)域或用例中使用，或適合特定客戶。理想情況下，使用NFC電話或免接觸式讀取器來修改設(shè)置，無需為攝像頭供電甚至無需將其從包裝中取出即可完成。

為了防止未經(jīng)授權(quán)修改參數(shù)，EdgeLock SE05x不同版本集成了ISO/IEC 14443接口，用于NFC。確保NFC安全連接后，智能手機(jī)或免接觸式讀取器可以安全地配置IP攝像頭、安裝特定的設(shè)置或加載數(shù)據(jù)。NFC讀取器將信息寫入EdgeLock SE05x的共享文件系統(tǒng)，主機(jī)讀取該信息并在共享文件系統(tǒng)寫入響應(yīng)。

EdgeLock SE050通過集成的ISO/IEC14443接口支持后期參數(shù)配置

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Wi-Fi憑證保護(hù)

IP攝像頭需要安全地訪問網(wǎng)絡(luò)，而且在許多情況下，連接將通過WLAN或Wi-Fi路由器進(jìn)行。EdgeLock SE050在允許使用WLAN或Wi-Fi連接之前，保護(hù)用于驗(yàn)證設(shè)備的Wi-Fi憑證。EdgeLock SE05x不同版本支持WPA2-PSK (PBKDF2) 和WPA2-EAP-TLS安全協(xié)議，因此它們保護(hù)WPA2密碼或密鑰，并生成用于連接Wi-Fi路由器的Wi-Fi會(huì)話密鑰。

EdgeLock SE050支持與Wi-Fi路由器的安全連接

符合Matter標(biāo)準(zhǔn)的操作

對(duì)于在智能家居環(huán)境運(yùn)行的IP攝像頭，新的Matter規(guī)范提供了許多好處，包括互操作性和易于安裝，以及高級(jí)保護(hù)和隱私保護(hù)。安全是Matter標(biāo)準(zhǔn)的核心。

恩智浦開發(fā)平臺(tái)搭載專用的EdgeLock安全芯片和安全身份驗(yàn)證，提供完整的一站式Matter標(biāo)準(zhǔn)安全解決方案。這類即插即信任的安全組件可與任何使用標(biāo)準(zhǔn)I2C接口的處理器相連，負(fù)責(zé)向設(shè)備提供Matter認(rèn)證密鑰和證書，同時(shí)執(zhí)行Matter驗(yàn)證協(xié)議的硬件加速。這樣，OEM可以簡(jiǎn)化和加速制造，并符合Matter安全規(guī)范。特別是在生成和配置認(rèn)證調(diào)試證書，以及與Matter生態(tài)體系相關(guān)的安全物流等方面。

除此之外，OEM還可以進(jìn)一步使用恩智浦的EdgeLock安全芯片和安全身份驗(yàn)證 (均已通過Common Criteria認(rèn)證)，保護(hù)用戶數(shù)據(jù)、用戶隱私和設(shè)備完整性，并確保多個(gè)云服務(wù)的安全連接 (包括軟件更新服務(wù)器)。

FIPS 140-2認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)安全

FIPS標(biāo)準(zhǔn)正式名稱為聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)，由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 制定和維護(hù)，并由美國政府實(shí)施以規(guī)范信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)安全。FIPS合規(guī)性是美國和加拿大各政府部門和各機(jī)構(gòu)認(rèn)證所使用產(chǎn)品的一項(xiàng)要求。此外，由于FIPS標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性得到廣泛認(rèn)可，所以私營(yíng)部門把遵守FIPS標(biāo)準(zhǔn)作為采購指南。

堅(jiān)持采用符合FIPS標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，讓在物聯(lián)網(wǎng)中運(yùn)營(yíng)的用戶能夠確信他們的設(shè)置可互操作并且安全。因此，許多物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商 (包括沒有與美國或加拿大政府直接合作的供應(yīng)商) 正在努力獲得FIPS合規(guī)。他們將認(rèn)證整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組，或者在更多情況下，選擇符合認(rèn)證的設(shè)計(jì)模塊。EdgeLock SE050加密模塊提供FIPS。該模塊是FIPS 140-2就緒型認(rèn)證平臺(tái)，操作系統(tǒng)和應(yīng)用的安全級(jí)別為3，硬件的物理安全級(jí)別為4。

實(shí)際范例

恩智浦EdgeLock SE050F不同版本使用i-PRO (前身為Panasonic i-PRO Sensing Solutions) 的最新多傳感器攝像頭進(jìn)行安全云注冊(cè)和認(rèn)證，該產(chǎn)品是智能監(jiān)控、公共功能安全和工業(yè)/醫(yī)療成像領(lǐng)域先進(jìn)傳感技術(shù)的全球領(lǐng)先產(chǎn)品。

EdgeLock SE050F提供經(jīng)認(rèn)證的保護(hù)，增強(qiáng)的公共標(biāo)準(zhǔn)EAL 6+和FIPS 140-2級(jí)別3(硬件安全級(jí)別為4)認(rèn)證，并提供針對(duì)最新攻擊情形的強(qiáng)大保護(hù)。

為實(shí)現(xiàn)安全的云注冊(cè)，EdgeLock SE050F將i-PRO攝像頭無縫連接到云，然后保護(hù)和加密數(shù)據(jù)，再通過云連接安全地傳輸數(shù)據(jù)。在認(rèn)證上，EdgeLock SE050F驗(yàn)證視頻流的完整性，確認(rèn)i-PRO的圖像真實(shí)無篡改。

“EdgeLock SE050F為我們提供了一種簡(jiǎn)單、方便的方法，為i-PRO的新S系列(標(biāo)準(zhǔn)型號(hào))和X系列(超普通型號(hào))關(guān)鍵攝像頭添加高級(jí)保護(hù)。這節(jié)省了我們?cè)谠O(shè)計(jì)周期的時(shí)間和精力，但也幫助我們提供了高品質(zhì)，讓客戶信任我們的產(chǎn)品。”

——Norio Hitsuishi

i-PRO副總裁兼全球網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品主管

IP攝像頭可能是物聯(lián)網(wǎng)中最易受攻擊的設(shè)備之一，但如果在設(shè)計(jì)中添加EdgeLock SE050 ，可能會(huì)將存在嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽康囊曨l監(jiān)控資產(chǎn)。

本文作者

Antje Schuetz憑借在半導(dǎo)體市場(chǎng)超過20年的經(jīng)驗(yàn)，利用對(duì)安全和大眾市場(chǎng)的了解，將恩智浦安全元件解決方案推向工業(yè)和智慧城市市場(chǎng)。

本文作者

Giuseppe Guagliardo是恩智浦半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品經(jīng)理。作為物聯(lián)網(wǎng)安全團(tuán)隊(duì)的一部分，他正推動(dòng)恩智浦為IoT產(chǎn)品提供的安全芯片的發(fā)展，使安全性更易獲得。他與物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)客戶合作，支持他們了解安全威脅并實(shí)現(xiàn)安全的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。Giuseppe在系統(tǒng)工程領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，主要研究物聯(lián)網(wǎng)、邊緣和云架構(gòu)。