機頂盒（STB）市場在很多方面都是當今物聯網安全所面臨挑戰的完美案例研究。這是一個成熟的市場，2020年全球估值為226億美元（由Grand View Research提供），未來幾年似乎不太可能出現重大動蕩。然而，退后一步，情況變得不那么可預測，因為混合電纜盒現在支持更廣泛的功能套件。隨之而來的是一系列新的安全挑戰。

如今，機頂盒的設計復雜性遠遠超出了有線電視的范圍，支持從視頻會議到在線購物的所有內容。由于制造和互聯網成本的下降，機頂盒變得越來越便宜，這種與家中消費者的直接聯系仍然至關重要，特別是在拉丁美洲等發展中市場。然而，隨著機頂盒從簡單的電視解碼器演變成微型計算機，它們變得容易受到與其他計算機相同的攻擊。因此，制造商現在需要保護其客戶的數據，并確保產品不會在家庭網絡上獲得可利用的弱點的聲譽。

教舊產品新黑客

機頂盒內容提供商已經存在一系列安全問題：授權用戶竊取內容，未經授權的用戶竊取訂閱，更不用說黑客竊取其嵌入式固件并生產偽造的機頂盒。然而，隨著機頂盒增加其計算能力并可以執行更復雜的程序，不良代理已經注意到了這一點。黑客已經開始在STB上安裝惡意軟件，例如Mirai。然后，一旦被同化為僵尸網絡，機頂盒就可以執行黑客的命令，進行DDoS攻擊，比特幣采礦或其他邪惡行為。在較小的規模上，受損的機頂盒可以在家庭網絡上獲得立足點，從而對其他連接的節點進行攻擊。雖然“零信任”網絡在政府和企業安裝中可能更為普遍，但只有最敬業的計算機愛好者才可能在家中進行這樣的設置。

隨著機頂盒系統的復雜性不斷提高，Android TV等開源平臺正變得越來越流行。這種變化是喜憂參半的祝福。傳統上，機頂盒使用封閉的專有平臺，使開發人員更容易處理安全性，因為他們可以完全控制。但是，由于開發人員利用開源和免費軟件工具的大量基礎來加速產品開發，因此攻擊的可能性已經增加。開源軟件還意味著開放訪問用于逆向工程和調試的軟件工具，使制造商設計的一部分（充其量）暴露在好奇的眼睛和好奇的頭腦中。

我把鑰匙放在哪里了？

為了保護機頂盒的硬件、固件和可消費介質，制造商和內容提供商必須依賴安全協議，如數字版權管理 （DRM）、高帶寬數字內容保護 （HDCP）、安全數據（固件）加密和用戶身份驗證。這些協議依賴于用于加密/解密、身份驗證和密鑰交換的標準加密算法。這些算法由公共組織（如美國國家標準與技術研究院（NIST））很好地記錄和標準化，因此它們的優勢取決于它們的密鑰。例如，被盜或容易猜到的數據加密密鑰 （DEK） 可能會導致整個系統的機密性崩潰。因此，與任何其他依賴AES密碼來保密其機密的系統一樣，機頂盒的安全基礎在于保護“王國的鑰匙”免受外泄，泄漏和猜測篡改。

與任何其他形式的機密數據一樣，密鑰在靜止和傳輸過程中都需要受到保護。雖然有一些常用技術可以確保靜態和傳輸中的數據安全，但本文的其余部分將重點介紹安全密鑰（數據）存儲。從最關鍵的鍵需要是不可變的基本假設開始，使用非易失性存儲器（NVM）是有意義的，該存儲器在電源關閉時不會丟失數據。此外，選擇一次性可編程（OTP）類型的NVM將進一步保證存儲密鑰的持久性。

安全一次性密碼解決方案

這就引出了離散存儲器與嵌入式存儲器的問題。雖然離散存儲器有其位置，但使用嵌入式 NVM 具有更低功耗、更小面積和更小信號延遲的優勢。此外，它可以利用大型SoC現有的防篡改措施。

eMemory 是全球最大的純 NVM 提供商，它開發了最先進的、完全邏輯過程兼容的嵌入式防熔斷器 OTP。此外，他們的NeoFuse IP不受目視檢查逆向工程攻擊的影響，這與電子保險的安全限制形成鮮明對比，使嵌入式防熔斷器OTP NVM成為機頂盒密鑰存儲的理想選擇。

eMemory成立了子公司PUFsecurity，以基于其獲得專利的反熔斷器OTP IP，進一步為半導體市場開發集成硬件安全解決方案。PUF 安全的安全OTP IP 包含物理不可克隆功能 （PUF） 和常見的總線接口控制器，如 AHB 或 APB。此外，安全OTP將敏感密鑰存儲為密文（與標準OTP的純文本相比），并支持對OTP的內存映射寄存器訪問，以便于系統集成。

內置PUF是靜態熵的來源，它使用同一晶圓/批次/工藝節點/晶圓廠上各個芯片之間的物理變化。可以在芯片上利用更穩定和完全隨機變化的PUF將更接近PUF的“理想”愿景，PUF不受老化效應（穩定的物理變化）的影響，并且具有高度的熵（完全隨機的變化）。使用如此高質量的熵源，安全OTP將按數據/地址/ IO完全隨機化其存儲的值，以便沒有一個密鑰（寫入安全OTP后）看起來與另一個密鑰完全相同。

對于必須使用傳統內存專家專有（通常是異步）接口的系統集成商來說，提供標準系統總線接口（如AHB/APB）是一個受歡迎的替代方案。當讀取和寫入安全OTP與訪問任何其他系統寄存器（使用安全OTP的寄存器存儲器映射）相同時，使用熟悉的接口協議變得特別有吸引力。

保護新加坡旅游局王國的鑰匙

有線電視盒市場已經發生了變化，因為新功能滿足了客戶對與媒體互動的新方式的永不滿足的興趣。新的“必備”功能，如互聯網電話，正在增加機頂盒的計算復雜性，因為制造商增加了額外的核心處理能力，以滿足對其增加的功能的需求。不幸的是，這已經吸引了黑客及其僵尸網絡。

機頂盒制造商現在面臨著雙重挑戰，既要防止內容和用戶訪問被盜，又要保護其硬件免受對抗性攻擊。僅僅依賴于加密安全協議現在不切實際，如果沒有為其密鑰提供強大的安全性。來自電子存儲器和 PUFsecurity 的安全 OTP 是任何希望建立安全基礎并保持密鑰安全無賤的機頂盒制造商的理想存儲解決方案。

審核編輯：郭婷