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追本溯源-安全應從生產(chǎn)源頭開始

萬物互聯(lián)的概念逐漸深入到了各個領域，如何安全地讓設備接入網(wǎng)絡也成為了一個挑戰(zhàn)；設備的功能也愈發(fā)復雜，越來越多的設備具備了“邊緣計算”的算力和能力，MCU上承載的算法（例如AI/電機/傳感器融合等）也越來越多，保護運行于MCU上固件的知識產(chǎn)權也愈發(fā)重要。

也正因為如此，我們需要全鏈路的安全。從源頭上，保證MCU被安全地配置，在工廠生產(chǎn)時，密鑰和固件被安全地注入芯片。與此同時，設備的附加值越高，越需要考慮設備的固件不會被意外流出。越來越多的公司專注于研發(fā)，并將生產(chǎn)委托給第三方工廠，因此有時也需要保證工廠不會違規(guī)進行超額的生產(chǎn)。如果不考慮這些問題，公司花費高額代價和投入建立的技術壁壘，很有可能會變成全行業(yè)眾人皆知的“經(jīng)典參考方案”。

NXP安全生產(chǎn)方案

為了解決這些問題，NXP推出了基于智能卡的安全生產(chǎn)方案。

恩智浦智能卡可信生產(chǎn)是為原始設備制造商（OEM）管理其與簽訂合同的制造商（CM）的生產(chǎn)過程而提供的安全方案。通過免費的MCUXpresso Secure Provisioning Tool (SEC)圖形化工具和恩智浦提供的智能卡，OEM的機密信息和知識產(chǎn)權在其生產(chǎn)過程中被加密保護并安全地轉(zhuǎn)移到恩智浦的MCU上。智能卡基于恩智浦的高安全SmartMX控制器，在高安全性應用中被廣泛使用。

基于此方案，OEM可以在智能卡中配置并鎖定生產(chǎn)限額，防止CM進行超額生產(chǎn)，由SEC工具在智能卡配合下生成的工廠審計日志使OEM能夠?qū)彶榕渲玫脑O備數(shù)量。設備的證書被生成并傳遞給OEM，設備啟用時可使用此證書完成設備在云端云服務的注冊。

基于智能卡的安全生產(chǎn)流程如下圖所示：

下面進行分項講解：

第一步：OEM需要準備OEM的密鑰和準備燒錄的固件。NXP將會提供用于安全置備的固件（以SB2格式加密保護）和NXP_PROD_DevAttest_CA_PUK證書。

第二步：通過SEC工具寫恩智浦智能卡，OEM將定制化數(shù)據(jù)（如生產(chǎn)數(shù)量限制和OEM密鑰）配置進智能卡中。OEM使用SEC工具，生成經(jīng)過簽名/加密的OEM固件。所有這些資料都被包裝成一個OEM量產(chǎn)資料包。一般來說，OEM量產(chǎn)包應包含定制化數(shù)據(jù)的智能卡、經(jīng)過簽名/加密的OEM固件和恩智浦提供的置備固件。

第三步：OEM將包含定制化后的智能卡和量產(chǎn)資料包發(fā)給與其簽訂合同的制造商（CM)。

第四步：CM使用OEM定制化配置后的智能卡，并通過SEC工具，將NXP提供的置備固件加載到目標設備上。

第五步：智能卡向目標設備發(fā)送一個挑戰(zhàn)（challenge），用于驗證目標設備的真實性。

第六步：目標設備對挑戰(zhàn)（challenge）做簽名響應（response），智能卡將會根據(jù)NXP_PROD_DevAttest_CA_PUK證書對響應（response）進行驗證。

第七步：驗證通過后，智能卡生成會話密鑰（session keys）和OEM證書。然后，它與目標設備交換會話密鑰，建立加密通道，并傳輸OEM證書和OEM密鑰。此時，OEM設備證書從現(xiàn)在起取代了NXP_PROD_DevAttest_CA_PUK證書。因此， OEM擁有該設備的所有權。

第八步：復位目標設備。然后，經(jīng)過簽名/加密的OEM固件被傳輸?shù)侥繕嗽O備上。目標設備將會進行固件的燒寫。

第九步：所有生產(chǎn)都已完成，CM將審計日志和智能卡送回至OEM。OEM可以分析審計日志，并可以根據(jù)需求，選擇性地從日志中提取設備證書，上傳到云服務提供商（如AWS、微軟Azure等）。

從上述流程可以看出，每一顆芯片的生產(chǎn)和燒錄，都必須通過智能卡進行。智能卡可以記錄已生產(chǎn)的數(shù)量，并將判斷是否超出了OEM預設的生產(chǎn)數(shù)量的限制。一旦超過限制，生產(chǎn)過程將無法進行，因此CM無法進行超出限額的額外的設備生產(chǎn)。這從技術上，限制了CM的行為。并且，CM拿到的量產(chǎn)資料包中的固件，全部都是被NXPSecure Binary格式加密保護的，原始的固件不會從OEM流出，因此也不會泄露OEM的知識產(chǎn)權。整個過程中需要的密鑰也都被智能卡妥善管理，為應用的密鑰管理體系打下了堅實的基礎。

看起來這是一個復雜的過程，但實際，基于圖形化的SEC工具，僅需花費幾分鐘，就可以完成所有操作。并且，SEC工具還支持量產(chǎn)模式，方便工廠產(chǎn)線的操作人員簡化操作，只需通過簡單的鼠標點擊，就可以完成生產(chǎn)。

小結

基于智能卡的安全生產(chǎn)解決方案補足了安全生產(chǎn)的低成本解決方案，是傳統(tǒng)更昂貴的HSM和第三方芯片燒寫服務的有益補充。我們使客戶能夠充分利用恩智浦MCU的先進安全功能來保護其重要資產(chǎn)。通過購買高性價比的智能卡和使用免費的MCUXpresso SEC工具，我們的客戶可以準備安全的固件來保護他們的知識產(chǎn)權，管理密鑰和執(zhí)行設備置備。智能卡解決方案沒有最低訂購量，并可完全控制生產(chǎn)數(shù)量，因此，安全制造成為能負擔得起的選項。

目前，此方案支持LPC55Sxx(LPC55S6x,LPC55S2x,LPC55S1x,LPC55S0x)設備，NXP官網(wǎng)提供了基于智能卡的安全生產(chǎn)方案的視頻教程。可以與當?shù)豊XP的銷售/FAE聯(lián)系，來獲取智能卡和更多信息。

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