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有朋友一直在和笔者研讨智驾安全这个热门话题笔者十多年工作从不离终端安全这个核心话题芯片安全、操作系统安全、应用安全近来也一直在梳理终端安全体系手机、汽车皆是我们生活中应用最普遍的智能终端如何系统考量终端安全架构从芯片-OS-应用-数据分层设计安全防护方案全方位保护终端安全
接下来笔者将从移动端、汽车安全介绍延伸到智驾安全。 1 终端安全架构
构建终端设备的安全架构需要考虑从硬件到数据的多层次防护措施包括硬件芯片、操作系统、应用程序和数据每一层次都需要采用相应的安全技术和策略。 1硬件芯片层
可信执行环境TEE提供隔离的安全区域运行敏感代码和处理敏感数据。
安全元件SE如SIM卡、eSIM、TPM等提供加密密钥的存储和管理。 关键技术
- 硬件加密支持硬件级加密和解密操作提高性能和安全性。
- 防篡改设计确保物理防护防止设备被拆解和篡改。
- 安全启动从根部信任开始每一层加载和执行前都要验证前一层的签名。
- OTPOne-Time Programmable存储存储设备唯一的信任根公钥。 2操作系统层
2.1安全内核
- 访问控制
SELinuxSecurity-Enhanced LinuxAndroid 使用 SELinux 作为强制访问控制的基础提供细粒度的权限管理和系统资源访问。
沙箱机制IOS主要通过独特的沙盒和权限管理机制提供访问控制每个应用在独立的沙箱中运行限制对系统资源的访问。
- 内核模块签名确保内核模块在加载前必须经过签名验证。 2.2权限管理
- 应用权限模型应用程序在安装时必须声明所需权限用户决定是否授予。
- 动态权限管理应用在运行时请求特定权限用户可实时决定是否授予。 2.3更新机制
- 安全更新定期发布安全补丁修复漏洞和安全缺陷。
- 原子更新确保系统更新过程中的一致性和完整性防止中途失败导致系统不可用。 3应用程序层
3.1应用隔离
- 独立进程和虚拟内存空间每个应用在独立的进程中运行使用独立的虚拟内存空间。
- 应用签名每个应用在发布前必须经过开发者签名操作系统在安装和更新时验证签名。 3.2应用防护
- 代码混淆和加壳增加应用代码的复杂性防止逆向工程和破解。
- 防篡改检测应用在运行时检测自身是否被篡改防止恶意修改。
- 数据加密应用处理和存储敏感数据时使用加密技术。 3.3应用审核
- 应用商店审核发布前进行安全审核检测潜在的恶意行为和漏洞。
- 动态分析运行时监控应用行为检测和阻止异常和恶意行为。 4数据层
4.1数据加密
- 静态数据加密存储在设备上的数据使用加密技术进行保护如AES加密。
- 动态数据加密在数据传输过程中使用加密技术如TLS/SSL。 4.2数据隔离
- 用户数据隔离不同用户的数据隔离存储防止越权访问。
- 敏感数据保护敏感数据如支付信息、个人隐私数据存储在受保护的区域如TEE或SE中。 4.3访问控制
- 多因素认证MFA增加访问安全性如使用密码、指纹、人脸识别等多种验证方式。
- 细粒度访问控制基于用户角色和权限控制对数据的访问。 5综合安全策略
- 入侵检测和防御系统IDS/IPS实时监控系统和网络活动检测和防御潜在的攻击。
- 日志记录和分析记录系统和应用的安全事件定期分析以发现潜在的安全威胁。
- 用户教育和意识提升通过培训和教育提高用户的安全意识和防护能力。 2 攻击技术
移动端设备因其普及性和大量存储敏感信息的特点成为各种攻击的主要目标。
1恶意软件
病毒
- 工作原理通过感染合法应用或利用漏洞传播可能窃取数据、破坏系统或执行恶意操作。
- 防护措施安装防病毒软件、保持系统和应用更新、从官方应用商店下载应用。 间谍软件Spyware
- 工作原理隐秘地监视用户活动窃取敏感信息如位置、通话记录、短信等。
- 防护措施权限管理、定期扫描设备、避免下载可疑应用。 勒索软件Ransomware
- 工作原理加密用户数据要求支付赎金才能解锁。
- 防护措施定期备份数据、安装防恶意软件、保持系统更新。 2网络攻击
中间人攻击MITM
- 工作原理攻击者拦截和修改设备与服务器之间的通信窃取或篡改数据。
- 防护措施使用 HTTPS、VPN双向鉴权。 网络钓鱼Phishing
- 工作原理通过伪造的电子邮件、短信或网站诱骗用户泄露敏感信息。
- 防护措施提高用户安全意识、使用反钓鱼软件、双因素认证。 3应用漏洞攻击
代码注入
- 工作原理通过漏洞注入恶意代码执行未授权的操作如 SQL 注入、脚本注入等。
- 防护措施安全编码实践、输入验证、使用最新的开发库和框架。 缓冲区溢出
- 工作原理通过超出预期长度的数据覆盖内存区域执行恶意代码。
- 防护措施使用安全编程技术、防止使用不安全的函数、进行代码审计。 4系统级攻击
越狱和 Rooting
- 工作原理利用系统漏洞获取设备的根权限绕过安全限制安装未授权软件。
- 防护措施定期更新系统、防止安装不明来源的应用、监控设备状态。 提权攻击Privilege Escalation
- 工作原理通过系统漏洞获取更高的权限进行未授权的操作。
- 防护措施及时打补丁、使用 SELinux 等强制访问控制技术。 5硬件攻击
硬件篡改
- 工作原理物理访问设备通过硬件手段篡改或窃取数据。
- 防护措施物理防护措施、设备防篡改设计、安全引导机制。 侧信道攻击
- 工作原理通过分析设备的物理泄露信息如电磁辐射、功耗变化获取敏感数据。
- 防护措施物理隔离、随机化操作、使用抗侧信道攻击的硬件设计。 3 前沿安全技术
1后量子密码
后量子密码学Post-Quantum Cryptography, PQC是指能够抵抗量子计算机攻击的密码学算法。随着量子计算技术的进步传统的公钥密码算法如RSA和ECC可能被量子计算机轻松破解因此研究和开发后量子密码算法成为密码学领域的重点。美国国家标准与技术研究院NIST自2016年启动了后量子密码标准化项目经过三轮严格评选后公布了首批4种后量子密码算法一般加密CRYSTALS-Kyber算法数字签名用于身份验证CRYSTALS-Dilithium、Falcon、SPHINCS这四种算法将于2024年即今年开始投入应用。以下是几种主流的后量子密码算法介绍 1.1基于格的密码学Lattice-based Cryptography
- Kyber用于公钥加密。
- Dilithium用于数字签名。
- 优点高效、简单且具有良好的安全性适用于多种应用场景。
1.2基于代码的密码学
- Classic McEliece基于错误纠正码的公钥加密算法。
- 优点经过多年的研究和分析被认为具有极高的安全性。
1.3基于多变量多项式的密码学
- Rainbow用于数字签名。
- 优点提供多样的安全性选择适用于资源受限设备。
1.4基于散列的密码学
- SPHINCS无状态的数字签名算法。
- 优点安全性强基于成熟的密码学原理散列函数。
1.5基于同源理论的密码学Isogeny-based Cryptography
- SIKESupersingular Isogeny Key Encapsulation用于密钥交换。
- 优点密钥尺寸小适用于带宽受限的通信。 2零信任架构
零信任架构是一种基于“永不信任总是验证”原则的安全框架。其核心理念是任何网络上的实体都不应被默认信任无论是内部还是外部所有访问请求都必须经过严格的验证。
2.1主要组件
身份验证使用多因素认证 (MFA) 确保用户身份的真实性。
设备验证确保设备的安全状态确保其未被感染或篡改。
网络分段将网络分为多个安全区域限制不同区域之间的访问。
持续监控实时监控和分析用户行为识别异常活动。
细粒度访问控制基于身份、设备和环境因素动态决定访问权限。
2.2实现方法
强身份验证每次访问资源时都需要验证身份使用 MFA 增强安全性。
最小权限原则仅授予用户和设备最低限度的访问权限减少潜在攻击面。
加密通信确保所有通信通道都是加密的防止数据在传输过程中被窃取或篡改。
监控和分析使用高级监控工具和行为分析技术持续检测和响应潜在威胁。 3行为分析
行为分析是一种通过监控和分析用户和系统行为来检测和预防安全威胁的技术目标是识别异常行为模式从而发现潜在的攻击和安全漏洞。
3.1主要组件
数据收集收集用户和系统的活动数据包括登录记录、文件访问、网络流量等。
基线建立通过历史数据建立正常行为的基线。
实时监控持续监控用户和系统行为识别异常模式。
异常检测使用机器学习和数据分析技术检测偏离基线的行为。
响应机制对检测到的异常行为进行响应包括告警、阻断和调查。
3.2实现方法
日志分析通过分析系统日志识别异常登录、文件访问和网络活动。
用户行为分析 (UBA)建立每个用户的行为基线检测偏离基线的活动。
网络流量分析监控和分析网络流量识别异常的通信模式和数据传输。
机器学习使用机器学习算法自动识别复杂的行为模式和潜在威胁。 4区块链技术
区块链是一种分布式账本技术通过加密技术和共识机制实现去中心化和数据不可篡改性广泛应用于加密货币、智能合约和供应链管理等领域。
4.1主要组件
分布式账本所有节点共享一个账本记录所有交易和数据。
共识机制通过共识算法如 PoW、PoS 等确保所有节点对账本数据的一致性。
加密技术使用公钥和私钥加密技术确保交易的安全性和不可否认性。
智能合约自动执行的合约代码嵌入区块链中实现去中心化的应用程序。
4.2实现方法
节点验证每个节点独立验证交易确保数据的真实性和一致性。
哈希链每个区块包含前一个区块的哈希值确保数据不可篡改。
分布式存储数据存储在多个节点上提高系统的可靠性和抗攻击能力。
智能合约执行通过智能合约实现自动化和可信赖的交易和应用程序。 5SOAR
SOAR (Security Orchestration, Automation, and Response)是一种集成了安全编排、自动化和响应的技术框架旨在提高安全运营中心 (SOC) 的效率和响应能力它通过自动化任务和协调安全工具减少手动操作和响应时间。
5.1主要组件
编排集成和协调多个安全工具和技术统一管理安全事件和响应流程。
自动化自动化常见的安全任务如事件分类、告警处理和威胁情报分析。
响应制定和执行响应策略快速应对安全事件减轻潜在损害。
5.2实现方法
事件管理收集和整理安全事件优先处理关键事件。
自动化脚本使用预定义的脚本和工作流自动执行常见的安全任务。
威胁情报集成实时获取和分析威胁情报提高事件响应的准确性和速度。
协作平台提供安全团队协作的平台分享信息和协调响应行动
