智能硬件安全全面解析

一、智能硬件安全概述

智能硬件安全是一个相对较新的领域，结合了传统信息安全问题和电子产品特有的安全问题。随着物联网(IoT)的发展，原本封闭的硬件设备及其自有网络(如Bluetooth、Zigbee、Can总线等)接入互联网，带来了新的安全挑战。

智能硬件系统通常由三个核心组件构成：

• 终端设备
• 云端服务
• 移动应用(APP)

以及三者之间的通信链路：

• 终端设备与云端
• 终端设备与APP
• APP与云端

二、终端设备安全

1. 接口安全

硬件设备常见的接口类型：

• 编程接口：JTAG、ISP等
• 数据通信接口：
  • 有线：USB、SPI、CAN、UART
  • 无线：WIFI、Zigbee、Bluetooth

安全风险：未做防护的接口可能导致终端直接面临安全威胁

2. 固件安全

固件获取方式

1. 官网链接下载
2. 捕获升级包
3. 使用调试器直接从硬件读取

固件安全威胁

• 固件逆向：导致产品被复制
• 固件漏洞：如路由器漏洞
• 固件篡改：设备被控制
• 降级攻击：回滚到有漏洞的版本

3. IC芯片破解技术

芯片级攻击方法

1. 芯片漏洞利用：

   • 利用单片机时序漏洞
   • 空白区域插入代码

2. 探针技术：

   • 破开芯片外壳暴露内部连接
   • 直接观察和操控芯片

3. 过错产生技术：

   • 电压冲击
   • 时钟冲击
   • 影响指令解码和执行

4. 紫外线攻击(UV攻击)：

   • 适用于OTP芯片
   • 使加密芯片变为不加密

5. 其他方法：

   • 熔丝恢复
   • 修改加密线路
   • 电子探针

4. 数据存储安全

• 设备丢失导致敏感数据泄露
• 未加密存储的用户信息、会话令牌、明文口令

三、APP安全

1. 应用反编译

• 虽然无法完全杜绝，但应提高破解门槛

2. 组件类漏洞

• Activity公开组件暴露
• Broadcast Receiver组件调用漏洞
• Service组件任意调用漏洞

3. 敏感信息泄露

• 硬编码敏感信息
• 外部存储设备信息泄露
• PendingIntent包含隐式Intent信息泄露

4. 其他漏洞

• 本地拒绝服务漏洞
• Android App allowBackup安全漏洞
• 运行其他可执行程序漏洞

四、云端安全

1. 基础架构类安全问题

• 主机漏洞
• 中间件漏洞
• 协议漏洞
• 数据库漏洞

2. 登录体系类安全问题

• 账号注册/登录漏洞
• 弱口令
• 验证码安全

3. 权限认证类安全问题

• 未授权访问
• 越权访问
• 支付漏洞

4. 输入输出类安全问题

• SQL注入
• XSS
• XXE
• 反序列化
• 文件上传
• 文件包含
• CSRF
• 弱口令

五、通信链路安全

1. APP-Cloud通信安全

• 主要关注API接口安全
• 类似传统移动端测试中的安全问题

2. IoT-Cloud通信安全

• 常用协议：XMPP、MQTT、COAP、RESTful HTTP
• 主要问题：
  • 数据传输未加密
  • 密钥保护措施不当(如使用对称加密但密钥存放不当)
  • 业务逻辑漏洞
  • 身份认证措施不当(如使用硬件Mac地址或序列号作为认证标志)
  • 越权漏洞(免费使用服务、控制他人设备)

3. IoT-APP通信安全

• 身份认证措施不当
• 未授权访问(如局域网内开放服务)
• 数据传输未加密

六、智能硬件安全技能发展路线

建议的学习路径：

1. 基础电子知识：了解硬件组成和接口
2. 嵌入式系统安全：固件分析、逆向工程
3. 移动应用安全：APP反编译、组件安全
4. 云安全：传统Web安全知识
5. 通信协议安全：IoT特有协议分析
6. 芯片级安全：物理攻击与防护

七、防护建议

终端设备防护

• 对调试接口进行物理或逻辑保护
• 固件加密和签名验证
• 安全芯片选择和使用
• 敏感数据加密存储

APP防护

• 代码混淆和加固
• 组件权限严格控制
• 避免硬编码敏感信息

云端防护

• 常规Web安全防护措施
• 严格的权限验证机制
• 输入输出过滤

通信防护

• 使用强加密通信协议
• 安全的密钥管理方案
• 双向认证机制
• 防重放攻击措施

通过全面了解智能硬件系统的各个安全环节，可以有效识别和防范潜在的安全威胁，构建更安全的物联网生态系统。