【技術(shù)干貨】安全性產(chǎn)品生命周期管理 Product Life Cycle Management
前言
安全的產(chǎn)品，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、組裝一直到送到用戶手上，都必須要完整的考慮其安全，并進(jìn)行有效的管理，這便是產(chǎn)品生命周期管理。
以MCU這類產(chǎn)品而言，其產(chǎn)品生命周期可以分為芯片制造商(Vendor)、原廠出廠狀態(tài)(OEM)、產(chǎn)品布署(Deployed)狀態(tài)與退料審查(RMA)狀態(tài)。
芯片制造商(Vendor)狀態(tài)
MCU在芯片廠生產(chǎn)制造出來，經(jīng)過測(cè)試、原廠設(shè)置后，就可以送給產(chǎn)品制造商，進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)與制造。
以M2354為例，原廠出廠時(shí)芯片具有不可更改且唯一的身分碼(UID)，也可以根據(jù)客戶需求設(shè)置UCID。此時(shí)MCU不含韌體與密鑰，可以進(jìn)行讀取、刻錄或除錯(cuò)等等操作。
原廠出廠(OEM)狀態(tài)
在OEM狀態(tài)下的MCU，需要能夠用來開發(fā)產(chǎn)品韌體，也需要能夠在產(chǎn)品韌體開發(fā)完成后，讓工廠能夠刻錄產(chǎn)品韌體，所以此時(shí)的MCU是呈現(xiàn)開放狀態(tài)，能夠讀取、燒寫內(nèi)部數(shù)據(jù)與進(jìn)行程序的開發(fā)與除錯(cuò)，包含基于信任根(Root of Trust)機(jī)制的安全開機(jī)流程，在此時(shí)都是關(guān)閉的，并且可以根據(jù)開發(fā)的不同階段，一一打開。
以M2354為例，此時(shí)客戶可以用Nu-Link ICE進(jìn)行韌體的開發(fā)與除錯(cuò)，確認(rèn)沒問題之后，就可以將密鑰寫入芯片當(dāng)中，之后MCU將會(huì)啟動(dòng)信任根基機(jī)制，強(qiáng)制執(zhí)行安全開機(jī)認(rèn)證流程，所有非經(jīng)授權(quán)的韌體都將不允許被執(zhí)行，也可以啟動(dòng)Debug Protection Mechanism (DPM)機(jī)制，開啟除錯(cuò)功能的授權(quán)機(jī)制，以限制對(duì)讀取、刻錄與除錯(cuò)功能的存取。
產(chǎn)品布署(Deployed)狀態(tài)
產(chǎn)品的的固件開發(fā)完成，并在產(chǎn)線組裝完成后，進(jìn)入產(chǎn)品布署狀態(tài)，就可以送到市場(chǎng)上販賣，最終到達(dá)消費(fèi)者的手上，此時(shí)為了保護(hù)用戶數(shù)據(jù)的安全，產(chǎn)品的安全機(jī)制都會(huì)打開，這包括了安全開機(jī)流程、禁止讀取、燒寫與除錯(cuò)接口等等，所有非經(jīng)授權(quán)的操作都是不允許的。
然而，為了能夠讓產(chǎn)品必要時(shí)，進(jìn)入退料審查的狀態(tài)，以符合故障分析等需求，因此特別允許在原廠設(shè)置的授權(quán)條件符合的情況下，可以讓MCU進(jìn)入退料審查狀態(tài)。
退料審查(RMA)狀態(tài)
當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問題，需要進(jìn)行分析時(shí)，可能會(huì)需要對(duì)MCU進(jìn)行讀取、寫入、除錯(cuò)等操作，為了避免用戶的數(shù)據(jù)因此泄露，即使擁有原廠的授權(quán)，能夠進(jìn)入RMA狀態(tài)。對(duì)M2354而言，其在進(jìn)入RMA狀態(tài)的同時(shí)，也會(huì)強(qiáng)制將MCU內(nèi)部的所有數(shù)據(jù)清除，而芯片內(nèi)的密鑰也會(huì)因此失效，以兼顧用戶的數(shù)據(jù)安全與RMA需求，并且在RMA狀態(tài)的除錯(cuò)，仍受到DPM的管理，禁止任何非授權(quán)的存取。
值得注意的是，產(chǎn)品生命周期內(nèi)的所有的狀態(tài)都是單向且不可逆的，以M2354的產(chǎn)品生命周期管理機(jī)制為例，在Vendor/OEM狀態(tài)下，芯片可以讀取、燒寫與除錯(cuò)，且只能往Deployed狀態(tài)更改，在Deployed狀態(tài)下會(huì)強(qiáng)制打開相關(guān)的安全機(jī)制，禁止一切非授權(quán)的存取，且只能往RMA狀態(tài)變化，而進(jìn)入RMA狀態(tài)，則是會(huì)強(qiáng)制清除用戶數(shù)據(jù)，并且讓芯片內(nèi)部的密鑰無效化之后才能進(jìn)行其他的授權(quán)操作，以避免任何可能的安全漏洞。一旦進(jìn)入RMA狀態(tài)，就表示該芯片已經(jīng)進(jìn)入生命周期的尾聲，此時(shí)MCU再也無法更改狀態(tài)，也無法再次使用在產(chǎn)品上，因?yàn)镸CU內(nèi)部失效的密鑰將造成所有韌體都無法通過安全開機(jī)的認(rèn)證。
傳統(tǒng)的MCU對(duì)于安全性的設(shè)計(jì)，通常是設(shè)計(jì)成所謂的LOCK機(jī)制，目的是讓產(chǎn)品出貨時(shí)，能夠鎖住內(nèi)部的內(nèi)存，以避免被盜取韌體來制作所謂的盜版，所以安全機(jī)制就只有鎖定與非鎖定狀態(tài)。然而，一個(gè)真正完整的安全性產(chǎn)品，則必須對(duì)整個(gè)產(chǎn)品生命周期的安全，都有縝密的規(guī)劃，從一開始的唯一身分碼，開發(fā)除錯(cuò)時(shí)的便利性與安全性，到產(chǎn)品上市的安全性，一直到最后產(chǎn)品退回原廠時(shí)的分析處里，每一個(gè)階段都要確保其使用的需求與安全，才能夠真正防堵在各個(gè)階段所面臨的安全威脅，因此產(chǎn)品生命周期的管理，是安全MCU產(chǎn)品必不可少的功能。
編輯：zzy 最后修改時(shí)間：2023-03-06
