Swissbit:安全e.MMC保護嵌入式儲存

2024 年 05 月 22 日

在當今小型化電子產品的世界中,效率、緊湊性和可靠性至上,e.MMC已成為一個關鍵角色。將NAND閃存和控制器集成到一個封裝中,這些嵌入式組件為數據儲存提供了一個流線型且節省空間的解決方案,特別是在複雜的PCB布局中。然而,這種永久連接的另一面是無法輕易更換e.MMC。這需要強大的內部安全機制來防範未經授權的訪問和數據洩露。本文將深入探討e.MMC 5.1設備的多層次安全功能。

e.MMC 5.1標準由JEDEC制定,代表了嵌入式儲存的一個重要進步。它無縫地將NAND閃存和專用控制器結合在一起,簡化了數據儲存和訪問。控制器負責處理諸如磨損均衡、錯誤校正和壞塊管理等複雜任務,進而減輕了主CPU的負擔。其改進不僅限於原始儲存能力,還包括更快的HS400介面進行數據傳輸、高效的命令排隊以提高響應速度,以及靈活的分區來組織數據。這些特性不僅通過減少CPU負荷來提升性能,還透過高效的數據處理來節約能源。這使得e.MMC 5.1成為廣泛應用範圍內的一個多功能解決方案,從單板電腦到複雜的機器人系統。

在網路安全威脅日益嚴重的時代,強大的身分驗證和授權機制的重要性不容忽視。e.MMC採用認證設備配置,確保設備及其數據的訪問僅限於經過驗證的用戶或系統。這種雙重安全策略包括兩個關鍵方面:

  • 機密性授權:此維度側重於將對敏感數據的訪問限制在授權實體內,從而確保機密信息對未經授權的用戶不可訪問。
  • 完整性授權:此方面強調通過確保僅允許授權修改來保持數據的完整性,從而保護儲存信息的真實性和準確性,從創建到淘汰。

密碼保護作為e.MMC設備中的基礎安全措施,有效地保護用戶區域免受未經授權的訪問,包括讀取、寫入或擦除數據。這一功能劃定了數據訪問的明確界限,允許主機執行特定操作,如重置或初始化設備,同時嚴格控制對儲存數據的訪問。有限次數的身份驗證嘗試進一步加強了這一安全機制,通過仔細跟踪和限制不成功的訪問嘗試次數,阻止暴力破解攻擊。

RPMB作為防止重放攻擊的哨兵,為包括加密密鑰和失敗訪問嘗試計數器在內的敏感數據提供了一個安全且防篡改的儲存庫。RPMB的運作範式利用共享密鑰和HMAC(雜湊訊息鑑別碼)進行安全交易,確保儲存在這一受保護域內的數據的完整性和不可否認性。RPMB的技術基礎展示了其通過嚴格的身份驗證協議防止未經授權的數據操縱和複製的作用。

e.MMC 5.1支援在現場進行韌體更新,以解決部署後的漏洞。然而,這可能被攻擊者利用,將韌體降級到存在漏洞的版本。RPMB 通過安全儲存韌體版本號並只允許更新到更新版本來防止這種情況。只有授權實體可以修改版本號,從而減少韌體回滾攻擊的風險。

e.MMC設備中的寫保護功能為關鍵數據段(如引導分區)引入了額外的數據安全層。e.MMC 5.1設備中的各種寫保護模式均針對特定的安全要求和操作環境量身定制。這包括策略性地應用寫保護來防止對引導程序的未經授權修改,進而避免系統被攻陷。

寫保護作為保護基於e.MMC設備的引導分區的重要安全措施。引導程序是從e.MMC執行的初始代碼,對系統完整性至關重要;如果被惡意實體破壞,可能導致設備完全控制。為了解決這一問題,引導分區通常設置為永久寫保護狀態,這在增強安全性的同時限制了製造商應用更新的能力。為了調和安全需求與更新靈活性,採用了安全寫保護機制,允許使用經過身分驗證和防重放的命令選擇性地啟用寫訪問。

清除操作解決了安全擦除敏感數據的必要性,確保一旦數據被視為過時或不必要,它將被徹底從設備中移除。這一操作超越了傳統的擦除方法,透過物理消除NAND閃存中的數據來防止任何數據恢復的可能性。在數據生命週期管理和防止數據洩漏的背景下,清除操作具有重要意義。

e.MMC 5.1的出現預示著嵌入式儲存解決方案的一次範式轉變,將無與倫比的效率與一套綜合的安全功能相結合,旨在對抗廣泛的網路安全威脅。e.MMC設備中先進的安全機制不僅確保了敏感數據的保護,還強化了這些設備作為現代電子系統組成部分的可靠性和可信度。隨著數位化環境的持續演變,對數據安全的重視日益增加,選擇配備強大安全功能的e.MMC設備成為必要,確保這些設備作為寶貴信息的安全和可靠儲存庫。

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