28、强化白盒设计的编码方案：保障智能设备安全的新途径

强化白盒设计的编码方案：保障智能设备安全的新途径

1. 引言

随着智能手机、平板电脑和智能手表等联网设备的广泛普及，我们的生活发生了翻天覆地的变化。这些设备不再仅仅是简单的通讯工具，而是成为了我们日常生活中不可或缺的微型计算机，它们收集我们的信息、验证我们的身份、保障信用卡交易安全、替代车钥匙，还能让我们观看电影和电视剧等。因此，确保这些智能设备所收集数据的安全性变得至关重要。

为了解决数据安全问题，可信执行环境（TEE）应运而生，它将敏感任务委托给嵌入式安全元件（eSE）。然而，智能手机在各个方面远未实现标准化，同一操作系统版本可能运行在多个不同的平台上，这些平台可能配备不同类型的 eSE，甚至根本没有。这就要求应用程序必须根据设备的实际情况来调整安全策略，而且提供商还需要保护设备免受合法用户的恶意操作。

在这种环境下，白盒模型具有重要意义。与黑盒模型不同，白盒模型假设加密实现是暴露的，攻击者可以完全访问设备，包括应用程序的二进制代码，并观察或与设备的执行进行交互，从而试图从实现中提取加密密钥。因此，提供高效的安全解决方案以应对这些威胁是一项极具挑战性的任务。

此外，市场对数字版权管理（DRM）、付费电视、安全存储等白盒解决方案有需求，这促使全球的研究人员不断努力。国际挑战，如 WhiBox 竞赛，也激发了研究人员的竞争精神。在这些竞赛中，白盒在其密钥被找到或功能被逆转之前被视为未被破解。例如，2019 年 WhiBox 竞赛中，一些优秀的白盒实现能够抵御攻击超过一个月，这表明尽管理论上存在缺陷，但实际实现所提供的安全性对于短期价值的内容（如现场足球世界杯）可能是足够的。

白盒设计中常用的一种技术是使用编码，即应用于表的输入/输出的仿射或