（本文編譯自Semiconductor Engineering）
邊緣連接設備和芯片的多樣性——端點和云之間模糊的中間地帶——大大擴大了潛在的攻擊面，并為網絡攻擊創造了更多的機會。
在過去五年，對于邊緣計算的建設一直在進行，這主要是由于數據爆炸式增長以及在更靠近數據源的地方進行數據處理的需求在不斷增長。將所有這些數據發送到云端進行處理需要花費太多的時間和精力，而路由器、智能手機以及用于安全關鍵和任務關鍵型應用的微型傳感器等設備對低延遲的需求限制了云端處理的效率。這使得大量有價值的數據只能存放在邊緣設備中或通過本地網絡傳輸，而所有這些設備的安全性級別都各不相同。
“這是一個相當大的“帳篷”，”佐治亞理工大學計算機科學副教授Vincent Mooney表示，“邊緣設備涉及現代通信網絡的外部邊界和邊緣，包括衛星，因為很多時候人們確實通過衛星訪問互聯網。邊緣設備可能是在海上行駛的船上的衛星電話。那么問題就變成了你需要擔心的是攻擊者是誰，以及他們想要什么。”
由于邊緣覆蓋的設備種類繁多，用途和價格各異，因此沒有一種萬能的安全解決方案。然而，邊緣設備的激增使得實施安全措施變得更加緊迫，尤其是當政府也開始考慮強制實施此類措施或要求行業自愿采取這些措施時。
邊緣開啟了新的攻擊向量
一直到最近，邊緣上的許多設備并不一定需要安全性。在家庭網絡中，本地存儲的數據較少，而那些需要更多安全性的設備（如機頂盒）并未連接到其他本地設備。而在辦公室中，PC通常連接到服務器，因此默認情況下連接是受信任的。
西門子EDA Tessent汽車IC解決方案總監Lee Harrison表示：“但現在，如果你在家里使用筆記本電腦連接到工作服務器，就必須通過不安全的電信網絡才能進行連接，因此必須建立一個可信鏈接。現在傳播到工作場所甚至這些安全環境中的所有內容都被歸類為零信任。”
這種演變使網絡端點的數量大大增加，其中任何一個端點都可能受到攻擊。此外，還不斷出現新的攻擊方法和更老練的攻擊者。
新思科技安全解決方案產品管理高級總監Dana Neustadter表示：“如果觀察一下攻擊向量，會發現其中很多都與系統中的其他設備相似。邊緣設備的特殊之處在于，有如此多的端點連接到網絡，并且它們扮演著各種不同的角色。例如，如果你將一個傳感器連接到更重要的網絡，它就可以被用作攻擊的點。此外，還有一些常見的攻擊類型，如與通信相關的攻擊——嗅探敏感數據，或從已連接到家庭網絡的冰箱中竊取密碼或憑證，以及物理攻擊，如側信道攻擊，或利用通信協議實施薄弱的漏洞。”
直接在邊緣設備中實施安全解決方案很重要，而且越來越普遍，但這種安全性還需要擴展到網絡——特別是網絡與邊緣設備之間的交互。解決方案不能只在邊緣，必須擴展至網絡與邊緣設備之間的交互。
“支付就是一個很好的例子，”是德科技設備安全研究實驗室主任Marc Witteman說道，“如果回溯到10年前，大多數銀行已經推出了帶芯片的銀行卡，這些芯片的設計非常安全。它們仍然是目前最安全的硬件解決方案。消費者希望在手機上也擁有支付解決方案，這對銀行來說有點棘手，因為手機本身并不是安全的平臺。這些設備非常復雜，很難實現完全安全的硬件層，而智能設備卻擁有這種硬件層。他們在設計中嘗試通過在網絡和邊緣設備中結合使用一定級別的安全性來解決這個問題。因此，如果你愿意的話，在云端和邊緣設備之間運行安全協議可以增強其安全性。”
由于邊緣設備種類繁多，用途、設計和價格各異，因此沒有單一的方法來保護它們。這意味著設計人員必須考慮安全性，Neustadter表示，“在所有操作階段，從斷電開始，都要考慮安全性，以防止存儲的代碼和數據被盜。例如，重新刷新內部存儲器，甚至更換外部存儲器。然后，在通電期間，進行設備身份驗證以及在執行之前進行軟件驗證非常重要。然后，在運行時，持續檢查威脅并與外部實體建立安全通信也至關重要。”
新架構，新機遇
對于越來越多的應用來說，安全性是一個競爭優勢。“我們終于開始看到安全實踐真正融入了芯片設計，”網絡威脅聯盟總裁兼首席執行官Michael Daniel表示。
現在，所有主要芯片供應商都將安全功能集成到了他們的芯片中，包括基于RISC-V指令集架構的芯片。西門子的Harrison指出，西門子在汽車行業中的許多客戶都已經開始關注RISC-V，而汽車行業的安全性被視為重中之重，這些客戶關注RISC-V的部分原因是該架構具有的安全性優勢。
Harrison觀察到：“RISC-V周圍已經形成了一個完整的生態系統，就像Arm擁有自己的生態系統一樣。RISC-V落后于Arm一段時間，因為Arm是一個封閉的生態系統，但RISC-V基本已經趕上了。通常，如果您采用RISC-V，那么不太可能需要自己創建任何新技術，您通常都可以找到相應方案，而x86有點老了，而且沒有生態系統來支持它。”
無論是x86、Arm、ARC、RISC-V還是任何其他架構，邊緣安全都依賴于強大的信任根。Daniel建議將信任根直接構建到硬件中，并以Microsoft的可信編程模塊為例。
但創建信任根需要權衡，這在邊緣設備上可能很復雜。設備的實際大小可能會受到限制，性能要求和成本也是如此。Harrison將其與數據中心服務器進行了比較，在數據中心服務器中，面積和功耗可能不是最大的問題，因此系統可以包含一個信任根，該信任根將擁有自己的專用RISC-V處理器來運行安全軟件。
“根據設備的規模，您可以擁有功能齊全的信任根，”他表示，“具備了這些附加功能，您可以讓RISC-V作為信任根的一部分來運行安全軟件。但是，如果您將其與小型傳感器設備進行比較，如您將功能齊全的信任根與安全CPU一起使用，其面積可能是傳感器的五倍。”
防范物理攻擊
邊緣設備本質上很容易訪問。任何人都可以購買新的智能手機、路由器、計步器或任何其他可歸類為網絡端點的設備。
新思科技的Neustadter表示：“如果攻擊者真的受到激勵，他們可以投入更多來連接設備并使用現有的接口、測試端口、側信道類型的攻擊，甚至解封裝以進一步攻擊更多具有高價值的邊緣設備。”
Witteman表示，安全啟動方法可能是抵御此類物理攻擊的最佳防線。盡管安全啟動在安全設備中必不可少，但它尚未真正在邊緣設備上流行起來。他說，這種滯后不是由于硬件或軟件限制，而是工程師和設計師需要更好的教育。
“開發人員需要更好地理解這些概念，他們可以使用開源解決方案，”Witteman表示，“對于了解安全的人來說，這不是什么難事，主要是缺乏意識限制了開發人員使用這些概念的方式。”
監管是額外的激勵因素
最近政府出臺的政策對將安全性融入邊緣設備產生了重大影響。在歐盟，2022年提出的《網絡彈性法案》仍在等待正式通過。如果該法案生效，它將要求那些“預期和可預見的用途包括直接或間接連接到設備或網絡”的設備在整個生命周期內滿足新的安全要求。
在美國，聯邦通信委員會于2024年3月推出了一項自愿網絡安全計劃，參與該計劃的公司將被允許在其智能設備上貼上標簽，表明其符合“嚴格的網絡安全標準”。
Witteman稱后者是“一項非常好的舉措”，有助于推動行業走向“更明顯的安全性”，但他認為目前期待任何成果還為時過早。
Harrison同樣表達了樂觀態度，稱這兩項措施都是有益的。“幾年前，安全是一種選擇，但取決于你交流的對象，很多公司會說安全實際上沒有為他們的產品增加任何價值，因為它確實沒有，”Harrison說道，“沒有實際的新特性，也沒有新功能。引入法規和標準并沒有帶來明顯的價值增加。你可以貼上小標簽來增加產品的價值，尤其是在歐洲，這些標簽很不錯。但在歐洲，如果你的產品不符合法規，它就不能進入市場。在那里，它實際上在安全市場中創造了可識別的價值。”
其他人則對FCC提出的自愿路線能否產生預期結果持謹慎態度。但Daniel表示，盡管他對監管持謹慎態度，但他確實相信立法最終是必要的。“我們的經驗表明，完全自愿的標準往往無法讓我們在許多領域達到我們想要的網絡安全水平，”他表示，“你進行一些網絡安全工作是因為它能讓你變得更好，但由于互聯網的互聯性，你的風險也是我的風險。這是每個人的風險。所以網絡安全有公共利益的一面。大多數經濟學都教導我們，如果存在公共利益，那么純粹的私人事業就會對它投資不足。”
結論
邊緣設備的激增也必然導致安全性向邊緣轉移。每臺設備都是攻擊者的潛在目標。然而，不能孤立地看待邊緣安全性。相反，它必須被視為一個連續體的一部分，在整個網絡中實施安全措施。
由于邊緣設備種類繁多，它們的設計需求和價格點也各有不同，因此沒有一種萬能的邊緣安全解決方案。但必須在設計初期就考慮安全性，并且無論設備的最終成本如何，都可以采取一些最低限度的措施，例如建立強大的信任根。
各國政府已經開始關注邊緣設備以及攻擊者可能對消費者造成的威脅。隨著歐洲的強制性立法即將出臺，以及美國實施自愿計劃，設計師將面臨越來越大的壓力，要求他們至少在其邊緣設備中加入一些安全功能。
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