物联网时代嵌入式系统的安全性设计

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1、物联网时代嵌入式系统的安全性设计1　电子系统的智能化与集群化　　我们从电子系统的时代变革中，可以明显看出电子系统的智能化、集群化趋势。传统电子系统，是孤立的泛性产品系统(没有归一化内核);智能电子系统，是归一化微控制器内核基础上智能产品系统，并从单个产品走向集群(分布式集群、总线集群、局域X集群);物联X电子时代的嵌入式系统，是普遍具有互联X接入功能的智能电子系统，有紧耦合与松耦合接入两种状态。松耦合的智能电子系统是一个独立的产品系统，通常在X下使用，需要时接入，如、桌面电脑、智能家电等;紧耦合的智能电子系统与互联X构成一个物联X应用系统，如市政交通管理系统、小区物业安全管理的实

2、时监视电子系统。目前，传统电子系统基本被淘汰，智能电子系统与物联X电子系统会长期并存。　　与3个电子时代相对应的开发环境变迁，是产品开发的平台化与可靠性设计内容的变迁。　　传统电子时代是电子工程师单打独斗的时代，电子产品的功能性设计、低功耗设计、可靠性设计完全依靠电子工程师的聪明才智，由电子工程师独立完成。　　智能电子时代，产品硬件体系设计是电子工程师在微控制器、大规模集成电路的功能模块基础上的配置设计;产品的软件体系设计是集成开发环境、操作系统、计算机工程方法基础上的应用程序设计。微控制器、集成电路、集成开发环境、操作系统、计算机工程方法等，构成了形形色色的知识平台。这些平台不

3、只是简单的知识集成，而是具有人工智能、可以代替人类个体脑力劳动的知识力量平台。例如，原先设计一个数据采集系统时，电子工程师必须了解模拟信号到数字信号的转换设计的知识与技术，如今，有了A/D转换芯片，便可省去电子工程师的这部分脑力劳动。又如，没有实时多任务操作系统时，电子工程师设计嵌入式程序时，必须认真考虑多任务系统程序的实时协调与管理，有了实时多任务操作系统，所有这些任务的协调与管理都由操作系统依靠协议自动实现。因此，智能电子时代的电子产品系统设计，进入到人工智能的平台化开发时代。　　与智力替代的平台开发模式相对应的是可靠性设计内容的变迁。传统电子系统的可靠性完全依靠电子工程师的

4、精心设计。智能电子时代，电子系统的可靠性、安全性设计进入到智能化、平台化的设计时代，从而使智能电子系统的可靠性、安全性设计到达最高境界。　　物联X电子时代，智能电子系统对互联X开放，导致互联X中各种不安全因素对智能电子系统的入侵。因此，物联X电子系统安全性、可靠性设计的一个重要方法是对入侵窗口的管理设计。　　2　物联X系统的安全性架构　　物联X安全体现在一个个具体的物联X系统中，进行物联X安全性设计时，应充分了解物联X系统的安全性架构。　　(1)物联X与物联X系统　　通常，人们用应用层、X络层、感知层来概括物联X。应用层描述了物联X应用中形形色色的物联X应用系统，人们通常论及的物

5、联X都是一个个具体的物联X系统。早期，人们用应用层、X络层、感知层来描述物联X，缺失了控制层，在许多物联X系统中，控制层是必不可少的内容，我们可以用X络层、感知层与控制层来构建物联X系统模型。　　(2)物联X系统模型　　一个由互联X与嵌入式集群系统构成的物联X系统最简模型。嵌入式集群系统通常都是一个嵌入式系统的局域X，互联X直接服务于物联X的X络层与管理层，每个局域X中的嵌入式应用系统都有可能直接与互联X相连。　　感知层、控制层由嵌入式系统构成，嵌入式局域X将它们联接起来，形成嵌入式集群系统。当这个嵌入式集群系统与互联X相连后，便构成一个具体的物联X系统。通常，嵌入式集群系统是一

6、个安全、可靠的嵌入式系统局域X。接入互联X时，会出现新的可靠性、安全性问题，即互联X恶意入侵产生的安全性问题。在物联X系统模型中，它体现为一个非安全的入侵界面。　　(3)物联X系统的安全性架构　　物联X系统是本质可靠的嵌入式系统与本质非可靠的互联X构成的交互系统。嵌入式系统与互联X可以有多个渠道交互(因为嵌入式系统都有独立的互联X接入功能)，这些交互渠道都可能会带来可靠性、安全性问题。在嵌入式系统的高可靠性基础上，物联X系统安全性设计的重点是入侵界面的管控与感知层、控制层的安全防护设计。　　3　物联X系统的安全性设计原则　　物联X应用系统中，许多安全性问题最终都会反映在嵌入式系统

7、的感知层与控制层上。嵌入式系统的安全性问题是由互联X的安全性因素引起的。因此，最大限度地减少互联X对嵌入式系统的入侵渠道，是物联X应用系统安全性设计的重要原则。　　物联X系统的安全性设计目标，是要建立一个归一化的安全性管理界面。所有交互行为都通过归一化界面进行管理，可以大大减少互联X的入侵渠道，有利于减少安全漏洞与实现系统安全性的集中管理，防止出现安全性隐患。实现界面安全的防入侵管理是入口的验证环节设计。密码验证是最常使用的一种方法，还有数符密码与生物特征密码(指纹、掌纹、人脸、