39、固件保护：技术与策略解析

固件保护：技术与策略解析

1. 引言

固件是嵌入式系统的核心资产，它决定了诸如物联网（IoT）等嵌入式应用的功能和控制。随着家庭生活、工业、医疗和国防等领域对自动化需求的增加，嵌入式设备的使用呈指数级增长。与此同时，由于设备被用于敏感应用，任何不慎的活动都可能对人类文明造成严重损害，因此安全已成为一个重大问题。近年来，有许多关于篡改固件的攻击报告，涉及网络设备、电子游戏机、打印机和汽车控制系统等。

为了保护固件，人们提出了多种方法，主要分为基于软件和基于硬件的方法。软件方法存在显著的性能开销，且无法将固件与特定硬件系统绑定，这使得攻击者可以利用相同的固件开发假冒硬件解决方案。相比之下，硬件辅助方法可以在不降低执行速度的情况下提供增强的性能，并且能够将固件与硬件绑定，防止固件被篡改、克隆和逆向工程。

2. 固件保护的动机

固件开发过程需要大量的努力和投资。首先，需要对特定嵌入式应用的需求进行分析，将整个嵌入式系统划分为多个模块，为每个模块开发模块化固件以观察实现的可行性，即开发原型。原型测试需要谨慎进行，只有在所有原型测试都成功通过后，开发人员才会开始为嵌入式系统实现整个固件。之后，需要进行严格的测试来评估整个应用的功能和安全性。在测试和开发阶段之间会有大量的反复工作，直到解决所有与功能和安全相关的问题，产品才能发布。

即使产品经过了大量测试进入市场，客户仍可能发现一些问题，因此开发人员需要调查这些问题并升级固件，使固件逐渐成熟并在嵌入式平台上无故障运行。

公司通过大量的资金投入、时间和研究为嵌入式解决方案获得成熟的固件。然而，攻击者可以低成本地克隆或逆向工程硬件系统和固件，从而在市场上获得更多利润。许多客户往往无法识