硬件安全:网络安全难题的关键部分

网络安全是我们迅速扩张的数字世界的重要基础，数字世界跨越硬件和软件，为从个人设备到全球基础设施的一切提供动力。在过去的十年中，许多安全领域已经取得了重大进展，特别是在成熟的安全软件开发过程中。到目前为止，硬件安全受到的关注有限，然而最近发现的芯片漏洞，如幽灵与熔毁，这无情地提醒我们，我们的系统的安全程度取决于其最薄弱的环节。

根据NIST(国家标准与技术研究所)的数据，在过去的几年里，硬件漏洞呈指数级增长，迅速赶上了过去几十年软件漏洞的增长。虽然软件可以打补丁，但硬件不容易更新，从而极大地增加了安全缺陷对业务的潜在负面影响。

构建安全的产品(无论是软件还是硬件)是一个过程，不仅涉及技术解决方案，还需要调整业务优先级、成熟的产品组织和流程，以及建立明确的度量标准来评估业务风险和缓解业务风险的进展。在这篇博客中，我将利用我最近在构建软件应用安全业务方面的经验，讨论对全面解决安全问题至关重要的三个方面。

安全是一段旅程

没有简单的网络安全食谱，比如“做X，你就安全了”。这是一个不断学习和成熟的过程，调整组织和流程，以及改变业务风险和目标的权衡。网络安全需求对许多组织来说相对较新，需要资源和重点来解决这些问题。

需要解决的问题有:

• 我们的安全风险是什么?我们需要进行哪些投资才能最好地减轻安全风险?
• 谁拥有安全并负责?是专门的安全团队(通常是新创建的)还是产品开发组织?
• 谁来发号施令，宣布一个产品足够安全，可以装运?如果需要，谁有权阻止它?
• 我们从哪里开始，我们应该使用什么指标来衡量进展和宣布成功?

MITRE在2006年建立的软件CWE (Common Weakness Enumeration)列表在过去十年中对软件应用安全的成熟发挥了关键作用。它为了解网络风险提供了宝贵的指导，为减轻风险在哪里投资和投资什么，并提供了向客户报告产品安全指标的方法。我预计最近对硬件CWEs的扩展将推动硬件安全性的类似成熟过程。

安全问题不能成为阻碍

当安全性成为另一种产品需求时，人们自然会担心它是否会减缓开发过程，推迟推向市场的时间，从而影响业务。为了使安全计划获得成功，必须将对开发速度的影响降到最低，以避免在产品安全性和及时的产品交付之间产生冲突。

一个成功的保安计划的关键要素包括:

• 业务目标和优先级需要事先明确定义，并与所有涉众保持一致。
• 开发和安全团队需要在整个产品生命周期中密切合作，从需求收集到产品交付和支持。
• 产品开发、功能测试和安全测试必须紧密结合，步调一致，以确保尽早发现和解决问题。
• 安全测试工具必须支持日常开发过程，而不是妨碍日常开发过程。除此之外，这意味着以持续的方式自动化应用测试，低误报率和清晰的补救建议，支持快速理解和解决问题。
• 安全监督和治理需要通过有意义的指标实时完成，这些指标允许快速干预并避免后期意外，我有时称之为“绿色/绿色/绿色/暗红色”综合征。

在过去的十年中，我们在建立全面的软件安全程序时吸取了许多教训。我希望这一经验能够为进一步成熟我们的硬件安全方法提供有价值的指导。

安全问题不能孤立地解决

如今，网络安全大多是在互不关联的竖井中解决的。然而，安全性是一种系统属性，为了全面和响应性，必须跨领域(硬件、软件、固件、操作系统、应用程序、网络、云等)和跨系统生命周期(设计、开发、制造、供应链、支持和维护等)考虑安全性。例如，当Spectre硬件漏洞被发现时，很明显，受影响的微处理器无处不在，无法迅速更换(更不用说重新设计和制造新部件所需的时间了)。因此，人们的注意力迅速转移到软件上，以及如何加强操作系统层和在其上运行的软件应用程序，以防止可能的硬件攻击。

有机会在域内“广泛地”和在整个生命周期中“深入地”改进整体系统安全保护，这提出了两个重要的问题:

• 我们如何在一个域内集成安全解决方案，通过应用互补技术并在它们之间共享系统洞察力来加强它们的覆盖范围?
• 我们如何在生命周期的“下游”集成安全解决方案，以实现更深入的自适应防御，并在“上游”实现对安全事件的更快补救?

硬件安全是整个系统安全的重要基础。我预计它与“下游”解决方案的集成将为网络安全提供更不渗透和更高响应性的方法。

解决硬件安全问题

Tortuga Logic开发了强大的技术，可以在半导体器件设计过程的早期发现安全漏洞，以支持上述“向左转移安全”的范式。Tortuga的Radix系列产品增强了现有的芯片验证方法和流程，并提供了硬件CWEs的广泛覆盖。它的架构和集成支持上述健壮的安全程序的关键元素:

• 安全需求预先指定，编码为紧凑规则，并映射到相应的CWE类别。它们易于理解，并在安全团队(可能不熟悉所有设计细节)和设计和验证团队(通常缺乏安全专业知识)之间提供了有效的协作工具。
• 测试在整个设计和验证过程中持续运行。标记的安全问题将在与功能错误相同的工作流中进行处理和修复。此外，当在硬件加速/仿真期间应用时，它可以检查由运行在硬件上的软件触发的系统级安全问题。
• 分析是可靠的，也就是说，它不会产生假否定——每个发现的问题要么是有效的安全问题，要么是超出安全团队威胁模型范围的弱点。
• 全面的报告提供了对设计安全状态的持续洞察，并允许在需要时快速纠正路线。此外，它还为客户提供了一种产品安全签名和文档记录的方法。
• 如果在现场发现安全漏洞，它可以事后模拟发现的利用场景，并验证硬件或软件中的任何补救措施。

Tortuga Logic的优势在于帮助芯片设计机构以有效的方式解决硬件安全问题。它为系统网络安全的全面解决方案提供了一个关键的构建块。