中国移动-物联网安全芯片需求和应用白皮书-2018.12-21页_974kb

报告摘要

物联网安全芯片需求和应用白皮书总结

核心内容

本白皮书由中国移动通信集团有限公司研究院和中移物联网有限公司联合发布，旨在探讨物联网终端与业务系统在安全方面的需求，并分析安全芯片在其中的应用价值和性能要求。白皮书指出，随着物联网的快速发展，安全事件频发，对终端和业务系统的安全性提出了更高要求，而安全芯片作为硬件安全解决方案，是保障物联网安全的重要手段之一。

主要观点

物联网安全挑战大：物联网设备形态多样，功能复杂，面临网络攻击、数据泄露、物理破坏等多重安全风险，对终端和业务系统的安全性构成严重威胁。
安全芯片具备硬件安全优势：安全芯片通过提供独立的存储、运算环境和密码计算能力，具备较强的物理安全机制和抗攻击能力，是保障物联网终端安全的重要工具。
安全芯片应用形式多样：包括可插拔独立模块、嵌入式模块和内置安全芯片（inSE）等形式，各有优劣，适用于不同终端和业务场景。
安全芯片支持多种密码算法：包括国际主流算法（如RSA、AES、SHA256、ECC）和国产商用密码算法，满足不同安全等级和业务需求。
安全芯片在物联网关键领域应用广泛：涵盖保密通信、车联网通信、智能家电等多个领域，为数据传输、身份认证、业务安全提供基础保障。

关键信息

安全芯片产业现状

安全芯片简介：在单一芯片上提供安全存储、安全运算、密码算法计算等服务，具备独立的运行环境和物理防护能力。
安全芯片类型：
- 可插拔独立安全模块（如TF密码卡、UKey）：适用于通用终端，成本高，集成稳定性低。
- 嵌入式独立安全模块（如eSAM）：适用于专用终端，集成难度高，成本较低。
- 内置非独立安全模块（inSE）：集成在通用芯片中，性能高、功耗低、成本低，支持多种密码算法。
安全芯片分级：
- 安全一级：基础安全要求，无特殊物理安全机制。
- 安全二级：具备拆卸证据和基于角色的鉴别机制。
- 安全三级：能检测物理访问、修改等行为，支持基于身份的鉴别。
- 安全四级：最高安全标准，具备多因素身份鉴别和自动清除敏感数据能力。
主流安全芯片产品：
- TF密码卡：支持多种密码算法，适用于保密通信和移动办公。
- eSAM：封装为DIP8或SOP8模块，用于智能电表、机顶盒等设备。
- eSIM：下一代SIM卡技术，支持空中写卡，可同时提供身份认证和通用安全功能。
- inSE：内置安全模块，适用于智能家电、车联网等场景。

安全芯片相关政策

国家法律：
- 《中华人民共和国网络安全法》要求对关键信息基础设施进行重点保护。
- 网络安全等级保护制度规定四级及以上系统需使用硬件密码产品。
行业规范：
- 金融行业要求金融IC卡全面应用，安全芯片是其核心组件。
- 卫生行业推动居民健康卡“一卡通”，安全芯片用于身份识别和数据保护。
技术标准：
- GM/T 0054-2018要求三级及以上系统使用符合安全标准的密码模块。
- GB35114-2017规定公共安全视频监控设备需使用硬件安全模块实现三级安全能力。
- GB/T 35273-2017对个人信息存储和传输提出加密和摘要要求。

安全芯片应用现状

安全芯片在智能手机中已广泛应用，用于身份认证、数据保护、可信执行环境（TEE）等。
TEE与安全芯片结合使用，可在不增加系统负担的情况下提供更安全的运行环境。
安全芯片用于金融卡、通信模组等，保障数据传输和存储的安全性。

物联网安全芯片需求

终端安全特性：
- 终端类型繁多，包括通用智能终端和简单功能终端。
- 接入方式多样，涵盖有线、远距离无线和短距离无线通信。
- 业务场景丰富，涵盖个人、家庭及多个行业领域。
- 应用环境复杂，需具备抗物理攻击和防篡改能力。
接入安全需求：
- 需要终端与业务平台进行双向认证和安全通信。
- 3GPP提出GBA和BEST等协议，支持物联网设备在移动网络中的安全接入和数据传输。
业务安全需求：
- 唯一标识需求：安全芯片可生成不可复制的唯一标识，实现终端与用户的绑定。
- 数据源认证需求：使用公私钥对进行消息签名和验签，确保数据来源真实。
- 业务传输机密性保护：通过加密算法实现终端与平台间的端到端数据加密。
- 业务传输完整性保护：利用安全芯片对数据进行完整性校验，防止数据篡改。
数据安全需求：
- 安全芯片可用于终端固件安全度量和升级包验证，防止固件被篡改。
- 提供安全存储和访问控制，保护关键数据不被非法访问或泄露。

安全芯片应用建议

保密通信：
- 安全芯片支持VoLTE、分组数据加密等场景，需具备较高的对称算法处理性能。
- 需兼顾用户体验和安全性，避免因安全措施影响终端性能。
车联网通信：
- 安全芯片支持V2V、V2I、V2P等通信方式，需满足低时延、高可靠性的业务需求。
- 需具备较高的非对称算法处理性能，以适应快速移动和实时响应的场景。
智能家电：
- 安全芯片用于设备身份认证和传输加密，保障用户隐私和数据安全。
- 需支持主流密码算法，具备真随机数生成和一定容量的安全存储。
- 随着GDPR等法规的实施，安全芯片将成为智能家电的标配。

总结

安全芯片作为物联网安全的关键硬件组件，具备物理安全机制、独立运行环境和密码计算能力，能够有效提升终端和业务系统的安全性。随着物联网业务的不断发展，安全芯片将在更多领域得到应用，包括保密通信、车联网和智能家电等。建议物联网终端厂商和系统服务商根据业务安全等级和终端特性，合理选择安全芯片类型和性能指标，构建安全的业务应用环境，提升整体物联网系统的安全水平。

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