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嵌入式系统安全——威胁模型与防护策略.docx
资料介绍
12 嵌入式系统安全——威胁模型与防护策略
一、引言
随着物联网设备数量的爆发式增长，嵌入式系统面临的安全威胁日益严峻。从智能家居设备到工业控制系统，从汽车电子到医疗设备，嵌入式系统已经成为网络攻击的重要目标。与传统的 IT 安全相比，嵌入式系统安全面临着资源受限、难以升级、物理暴露等独特挑战。建立系统化的安全威胁模型，并采取针对性的防护策略，是确保嵌入式系统安全性的关键。
二、嵌入式系统的安全威胁模型
物理攻击方面，嵌入式设备通常部署在物理环境中，攻击者可以直接接触设备硬件。攻击方式包括：通过 JTAG/SWD 调试接口读取固件和密钥；使用逻辑分析仪或示波器嗅探通信总线上的数据；通过电源分析（侧信道攻击）推断密钥信息；通过激光故障注入破坏芯片的正常运行；直接拆卸芯片，使用电子显微镜提取 ROM 内容。
软件攻击利用嵌入式系统软件中的漏洞进行入侵。常见的攻击方式包括：缓冲区溢出攻击，通过向缓冲区写入超出预定长度的数据，覆盖相邻内存区域，进而控制程序执行流；代码注入攻击，利用输入验证漏洞向系统注入恶意代码；固件逆向分析，通过提取和分析固件，发现其中的后门、硬编码凭据和算法弱点。
网络攻击方面，联网的嵌入式设备面临网络层面的安全威胁。攻击者可以通过网络扫描发现暴露的设备，尝试弱口令登录，利用通信协议漏洞窃取或篡改数据。在物联网场景中，设备可能被利用为僵尸网络（Botnet）的节点，发起分布式拒绝服务攻击。
三、安全启动与可信执行
安全启动的基础是信任根（Root of Trust），通常存储在芯片的只读存储器或一次性可编程存储器中，包含不可更改的代码和密钥。信任根是系统安全链的起点，所有后续的安全验证都基于信任根的可信性。
安全启动遵循链式验证机制：芯片内部的 BootROM 首先验证 Bootloader 的数字签名；Bootloader 验证通过后，再验证操作系统内核的签名；内核验证通过后，再验证应用程序的签名。如果任何一级的签名验证失败，系统将拒绝启动或进入安全恢复模式。
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