有朋友一直在和筆者研討智駕安全這個熱門話題，筆者十多年工作從不離終端安全這個核心話題（芯片安全、操作系統安全、應用安全），近來也一直在梳理終端安全體系；手機、汽車皆是我們生活中應用最普遍的智能終端，如何系統考量終端安全架構，從芯片-OS-應用-數據分層設計安全防護方案，全方位保護終端安全？
接下來，筆者將從移動端、汽車安全介紹延伸到智駕安全。
1 終端安全架構
構建終端設備的安全架構需要考慮從硬件到數據的多層次防護措施，包括硬件芯片、操作系統、應用程序和數據，每一層次都需要采用相應的安全技術和策略。
1）硬件芯片層
可信執行環境（TEE）：提供隔離的安全區域，運行敏感代碼和處理敏感數據。
安全元件（SE）：如SIM卡、eSIM、TPM等，提供加密密鑰的存儲和管理。
關鍵技術：
- 硬件加密：支持硬件級加密和解密操作，提高性能和安全性。
- 防篡改設計：確保物理防護，防止設備被拆解和篡改。
- 安全啟動：從根部信任開始，每一層加載和執行前都要驗證前一層的簽名。
- OTP（One-Time Programmable）存儲：存儲設備唯一的信任根公鑰。
2）操作系統層
2.1）安全內核
- 訪問控制：
SELinux（Security-Enhanced Linux）：Android 使用 SELinux 作為強制訪問控制的基礎，提供細粒度的權限管理和系統資源訪問。
沙箱機制：IOS主要通過獨特的沙盒和權限管理機制提供訪問控制，每個應用在獨立的沙箱中運行，限制對系統資源的訪問。
- 內核模塊簽名：確保內核模塊在加載前必須經過簽名驗證。
2.2）權限管理
- 應用權限模型：應用程序在安裝時必須聲明所需權限，用戶決定是否授予。
- 動態權限管理：應用在運行時請求特定權限，用戶可實時決定是否授予。
2.3）更新機制
- 安全更新：定期發布安全補丁，修復漏洞和安全缺陷。
- 原子更新：確保系統更新過程中的一致性和完整性，防止中途失敗導致系統不可用。
3）應用程序層
3.1）應用隔離
- 獨立進程和虛擬內存空間：每個應用在獨立的進程中運行，使用獨立的虛擬內存空間。
- 應用簽名：每個應用在發布前必須經過開發者簽名，操作系統在安裝和更新時驗證簽名。
3.2）應用防護
- 代碼混淆和加殼：增加應用代碼的復雜性，防止逆向工程和破解。
- 防篡改檢測：應用在運行時檢測自身是否被篡改，防止惡意修改。
- 數據加密：應用處理和存儲敏感數據時使用加密技術。
3.3）應用審核
- 應用商店審核：發布前進行安全審核，檢測潛在的惡意行為和漏洞。
- 動態分析：運行時監控應用行為，檢測和阻止異常和惡意行為。
4）數據層
4.1）數據加密
- 靜態數據加密：存儲在設備上的數據使用加密技術進行保護，如AES加密。
- 動態數據加密：在數據傳輸過程中使用加密技術，如TLS/SSL。
4.2）數據隔離
- 用戶數據隔離：不同用戶的數據隔離存儲，防止越權訪問。
- 敏感數據保護：敏感數據（如支付信息、個人隱私數據）存儲在受保護的區域，如TEE或SE中。
4.3）訪問控制
- 多因素認證（MFA）：增加訪問安全性，如使用密碼、指紋、人臉識別等多種驗證方式。
- 細粒度訪問控制：基于用戶角色和權限，控制對數據的訪問。
5）綜合安全策略
- 入侵檢測和防御系統（IDS/IPS）：實時監控系統和網絡活動，檢測和防御潛在的攻擊。
- 日志記錄和分析：記錄系統和應用的安全事件，定期分析以發現潛在的安全威脅。
- 用戶教育和意識提升：通過培訓和教育，提高用戶的安全意識和防護能力。
2 攻擊技術
移動端設備因其普及性和大量存儲敏感信息的特點，成為各種攻擊的主要目標。
1）惡意軟件
病毒
- 工作原理：通過感染合法應用或利用漏洞傳播，可能竊取數據、破壞系統或執行惡意操作。
- 防護措施：安裝防病毒軟件、保持系統和應用更新、從官方應用商店下載應用。
間諜軟件（Spyware）
- 工作原理：隱秘地監視用戶活動，竊取敏感信息如位置、通話記錄、短信等。
- 防護措施：權限管理、定期掃描設備、避免下載可疑應用。
勒索軟件（Ransomware）
- 工作原理：加密用戶數據，要求支付贖金才能解鎖。
- 防護措施：定期備份數據、安裝防惡意軟件、保持系統更新。
2）網絡攻擊
中間人攻擊（MITM）
- 工作原理：攻擊者攔截和修改設備與服務器之間的通信，竊取或篡改數據。
- 防護措施：使用 HTTPS、VPN，雙向鑒權。
網絡釣魚（Phishing）
- 工作原理：通過偽造的電子郵件、短信或網站誘騙用戶泄露敏感信息。
- 防護措施：提高用戶安全意識、使用反釣魚軟件、雙因素認證。
3）應用漏洞攻擊
代碼注入
- 工作原理：通過漏洞注入惡意代碼，執行未授權的操作，如 SQL 注入、腳本注入等。
- 防護措施：安全編碼實踐、輸入驗證、使用最新的開發庫和框架。
緩沖區溢出
- 工作原理：通過超出預期長度的數據覆蓋內存區域，執行惡意代碼。
- 防護措施：使用安全編程技術、防止使用不安全的函數、進行代碼審計。
4）系統級攻擊
越獄和 Rooting
- 工作原理：利用系統漏洞獲取設備的根權限，繞過安全限制，安裝未授權軟件。
- 防護措施：定期更新系統、防止安裝不明來源的應用、監控設備狀態。
提權攻擊（Privilege Escalation）
- 工作原理：通過系統漏洞獲取更高的權限，進行未授權的操作。
- 防護措施：及時打補丁、使用 SELinux 等強制訪問控制技術。
5）硬件攻擊
硬件篡改
- 工作原理：物理訪問設備，通過硬件手段篡改或竊取數據。
- 防護措施：物理防護措施、設備防篡改設計、安全引導機制。
側信道攻擊
- 工作原理：通過分析設備的物理泄露信息（如電磁輻射、功耗變化）獲取敏感數據。
- 防護措施：物理隔離、隨機化操作、使用抗側信道攻擊的硬件設計。
3 前沿安全技術
1）后量子密碼
后量子密碼學（Post-Quantum Cryptography, PQC）是指能夠抵抗量子計算機攻擊的密碼學算法。隨著量子計算技術的進步，傳統的公鑰密碼算法如RSA和ECC可能被量子計算機輕松破解，因此研究和開發后量子密碼算法成為密碼學領域的重點。美國國家標準與技術研究院（NIST）自2016年啟動了后量子密碼標準化項目，經過三輪嚴格評選后公布了首批4種后量子密碼算法：一般加密，CRYSTALS-Kyber算法；數字簽名用于身份驗證，CRYSTALS-Dilithium、Falcon、SPHINCS+，這四種算法將于2024年即今年開始投入應用。以下是幾種主流的后量子密碼算法介紹：
1.1）基于格的密碼學（Lattice-based Cryptography）
- Kyber：用于公鑰加密。
- Dilithium：用于數字簽名。
- 優點：高效、簡單且具有良好的安全性，適用于多種應用場景。
1.2）基于代碼的密碼學
- Classic McEliece：基于錯誤糾正碼的公鑰加密算法。
- 優點：經過多年的研究和分析，被認為具有極高的安全性。
1.3）基于多變量多項式的密碼學
- Rainbow：用于數字簽名。
- 優點：提供多樣的安全性選擇，適用于資源受限設備。
1.4）基于散列的密碼學
- SPHINCS+：無狀態的數字簽名算法。
- 優點：安全性強，基于成熟的密碼學原理（散列函數）。
1.5）基于同源理論的密碼學（Isogeny-based Cryptography）
- SIKE（Supersingular Isogeny Key Encapsulation）：用于密鑰交換。
- 優點：密鑰尺寸小，適用于帶寬受限的通信。
2）零信任架構
零信任架構是一種基于“永不信任，總是驗證”原則的安全框架。其核心理念是，任何網絡上的實體都不應被默認信任，無論是內部還是外部，所有訪問請求都必須經過嚴格的驗證。
2.1）主要組件
身份驗證：使用多因素認證 (MFA) 確保用戶身份的真實性。
設備驗證：確保設備的安全狀態，確保其未被感染或篡改。
網絡分段：將網絡分為多個安全區域，限制不同區域之間的訪問。
持續監控：實時監控和分析用戶行為，識別異常活動。
細粒度訪問控制：基于身份、設備和環境因素，動態決定訪問權限。
2.2）實現方法
強身份驗證：每次訪問資源時都需要驗證身份，使用 MFA 增強安全性。
最小權限原則：僅授予用戶和設備最低限度的訪問權限，減少潛在攻擊面。
加密通信：確保所有通信通道都是加密的，防止數據在傳輸過程中被竊取或篡改。
監控和分析：使用高級監控工具和行為分析技術，持續檢測和響應潛在威脅。
3）行為分析
行為分析是一種通過監控和分析用戶和系統行為來檢測和預防安全威脅的技術，目標是識別異常行為模式，從而發現潛在的攻擊和安全漏洞。
3.1）主要組件
數據收集：收集用戶和系統的活動數據，包括登錄記錄、文件訪問、網絡流量等。
基線建立：通過歷史數據建立正常行為的基線。
實時監控：持續監控用戶和系統行為，識別異常模式。
異常檢測：使用機器學習和數據分析技術，檢測偏離基線的行為。
響應機制：對檢測到的異常行為進行響應，包括告警、阻斷和調查。
3.2）實現方法
日志分析：通過分析系統日志，識別異常登錄、文件訪問和網絡活動。
用戶行為分析 (UBA)：建立每個用戶的行為基線，檢測偏離基線的活動。
網絡流量分析：監控和分析網絡流量，識別異常的通信模式和數據傳輸。
機器學習：使用機器學習算法，自動識別復雜的行為模式和潛在威脅。
4）區塊鏈技術
區塊鏈是一種分布式賬本技術，通過加密技術和共識機制實現去中心化和數據不可篡改性，廣泛應用于加密貨幣、智能合約和供應鏈管理等領域。
4.1）主要組件
分布式賬本：所有節點共享一個賬本，記錄所有交易和數據。
共識機制：通過共識算法（如 PoW、PoS 等），確保所有節點對賬本數據的一致性。
加密技術：使用公鑰和私鑰加密技術，確保交易的安全性和不可否認性。
智能合約：自動執行的合約代碼，嵌入區塊鏈中，實現去中心化的應用程序。
4.2）實現方法
節點驗證：每個節點獨立驗證交易，確保數據的真實性和一致性。
哈希鏈：每個區塊包含前一個區塊的哈希值，確保數據不可篡改。
分布式存儲：數據存儲在多個節點上，提高系統的可靠性和抗攻擊能力。
智能合約執行：通過智能合約，實現自動化和可信賴的交易和應用程序。
5）SOAR
SOAR (Security Orchestration, Automation, and Response)是一種集成了安全編排、自動化和響應的技術框架，旨在提高安全運營中心 (SOC) 的效率和響應能力，它通過自動化任務和協調安全工具，減少手動操作和響應時間。
5.1）主要組件
編排：集成和協調多個安全工具和技術，統一管理安全事件和響應流程。
自動化：自動化常見的安全任務，如事件分類、告警處理和威脅情報分析。
響應：制定和執行響應策略，快速應對安全事件，減輕潛在損害。
5.2）實現方法
事件管理：收集和整理安全事件，優先處理關鍵事件。
自動化腳本：使用預定義的腳本和工作流，自動執行常見的安全任務。
威脅情報集成：實時獲取和分析威脅情報，提高事件響應的準確性和速度。
協作平臺：提供安全團隊協作的平臺，分享信息和協調響應行動
