物聯網 (IoT) 現正處在一個意義非凡的時刻。隨著人工智能 (AI) 的快速(su)發展(zhan)(zhan)，云原生(sheng) DevOps 開發方式在(zai)數據(ju)中(zhong)心之外迅速(su)擴展(zhan)(zhan)，以及越來越多大規(gui)(gui)模的設備和計(ji)算的部(bu)署，物(wu)聯網行業(ye)面臨著(zhu)一個明顯的拐點(dian)——支持和管理潛在(zai)巨大規(gui)(gui)模的物(wu)聯網部(bu)署所需的必(bi)要技術已(yi)經(jing)達到(dao)了(le)成熟的臨界點(dian)。物(wu)聯網正在(zai)擴大規(gui)(gui)模并(bing)加速(su)發展(zhan)(zhan)，進而(er)驅(qu)動著(zhu)全新的經(jing)濟。而(er) Arm 生(sheng)態系統正是這一巨大機遇(yu)背后的推動力。
Arm 之所以是物聯網成功的關鍵，有以下三大主要原因。首先，它是目前承載智能物聯邊緣算力的主要架構。在 2021 年出貨的近 300 億顆基于 Arm 架構的芯片中(zhong)(zhong)，有 2/3（近 200 億(yi)顆）被部(bu)署到(dao)了物聯(lian)(lian)網和嵌(qian)入式應(ying)(ying)用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)。這是(shi)一(yi)(yi)個(ge)非常驚人的(de)(de)(de)規模，并且(qie)它的(de)(de)(de)絕對規模和計(ji)算(suan)能力（性能）每年都(dou)在增長。其(qi)(qi)次，Arm 的(de)(de)(de)軟件生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)系統優勢(shi)明顯，沒有其(qi)(qi)他任何一(yi)(yi)家公司能夠將(jiang)來自(zi)移(yi)動(dong)端、AI、云、高性能計(ji)算(suan) (HPC)、汽車(che)、嵌(qian)入式和物聯(lian)(lian)網的(de)(de)(de)開發者及軟件提供商匯聚(ju)在一(yi)(yi)起。但凡有需要計(ji)算(suan)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)，就會有開發者在使(shi)用(yong)(yong) Arm 架(jia)構。最后(hou)，Arm 生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)系統在推動(dong)關鍵的(de)(de)(de)標(biao)(biao)準化(hua)(hua)(hua)舉(ju)措方面走在行業前沿，它可(ke)(ke)以確保(bao)碎片化(hua)(hua)(hua)不(bu)會成為擴展規模的(de)(de)(de)阻礙(ai)。Arm 多方生(sheng)(sheng)態(tai)(tai)系統的(de)(de)(de)多樣性和差異化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)內在價值(zhi)為開發者提供了一(yi)(yi)致且(qie)無縫(feng)融合的(de)(de)(de)起始點(dian)，從而開發者可(ke)(ke)以將(jiang)時間花(hua)在創(chuang)新上，而非用(yong)(yong)于整(zheng)合或解決(jue)不(bu)兼容(rong)問(wen)題。標(biao)(biao)準化(hua)(hua)(hua)必須涵蓋 IoT 功(gong)能的(de)(de)(de)基本要素，其(qi)(qi)中(zhong)(zhong)“安(an)全”便是(shi)重中(zhong)(zhong)之重。
物聯(lian)網(wang)的成(cheng)功依賴于(yu)信(xin)任：必須不惜一切(qie)代價(jia)保證物聯(lian)網(wang)設(she)備及其生成(cheng)、存(cun)儲和(he)(he)傳輸的數據(ju)的安(an)全性。幸運的是(shi)，Arm 和(he)(he)合作伙伴多年(nian)來一直攜手(shou)合作。在這(zhe)個機(ji)遇迅速擴展的時刻，以(yi)安(an)全為(wei)宗旨的物聯(lian)網(wang)設(she)計所需的標(biao)準和(he)(he)技術得到了廣(guang)泛(fan)認(ren)可和(he)(he)使(shi)用。
始于標準 —— PSA Certified
物聯網從根(gen)本(ben)上改變了嵌入式計(ji)算對安(an)全(quan)性的要求。以(yi)前，更(geng)高級別的安(an)全(quan)性僅(jin)在(zai)某(mou)些特定市場(chang)起(qi)到錦(jin)上添花的作用(yong)。而現(xian)在(zai)，幾乎所有(you)設(she)備(bei)(bei)都可能并且將會被連(lian)接到互聯網，因(yin)此(ci)，每個(ge)設(she)備(bei)(bei)都需要一個(ge)強大(da)且一致(zhi)的安(an)全(quan)基線。專有(you)的差異(yi)化解決(jue)方案無(wu)法擴展到物聯網所需的大(da)規模程度。Arm 意識到，有(you)必要超越(yue)我(wo)們在(zai)架構和軟(ruan)硬件技(ji)術方面的投資，進而推動整個(ge)行業(ye)建立通用(yong)的安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)。
鑒于(yu)這個愿景，Arm 在(zai) 2017 年主(zhu)導(dao)創建了平臺安(an)全(quan)(quan)架(jia)(jia)構 (PSA, Platform Security Architecture)，該(gai)架(jia)(jia)構的目標是為互聯設備提供信任基礎(chu)。2019 年，它演變為 PSA Certified，該(gai)認證是針對物聯網的綜合安(an)全(quan)(quan)保障框架(jia)(jia)，由 6 家(jia)行(xing)業安(an)全(quan)(quan)領導(dao)者(zhe)共同(tong)設計而成。PSA Certified 的推出建立于(yu) Arm 在(zai)安(an)全(quan)(quan)方面的長期(qi)投資之(zhi)上，為物聯網設備提供了強有力的原則，從而確保遵循設計安(an)全(quan)(quan)和最佳實踐。
得益于安(an)全框架和認證(zheng)計劃，PSA Certified 為原本非常分散的市場帶(dai)來了針對物(wu)聯(lian)(lian)網安(an)全解決(jue)方案的整合。PSA Certified 對安(an)全的信任根 (Root of Trust, RoT) 的含義進(jin)行了標準化，目前，包括 70 款(kuan)芯片(pian)在內(nei)的100 余個(ge)產品(pin)均采用了這一(yi)標準，為全球物(wu)聯(lian)(lian)網開(kai)發(fa)者簡化了建立(li)在 RoT 基礎上(shang)的物(wu)聯(lian)(lian)網安(an)全開(kai)發(fa)。
安全的(de)(de)標準化對于生(sheng)態(tai)系(xi)統的(de)(de)蓬勃發展是至關重要的(de)(de)，也是必不可少(shao)的(de)(de)：根據《PSA Certified 2022安全性報告》顯示，96% 的(de)(de)受訪者希(xi)望有行(xing)業(ye)主導的(de)(de)指導方(fang)針來幫助部(bu)署安全性，這一比(bi)例較 2021 年(nian)的(de)(de) 84% 上升了(le) 12%。
從芯片著手，將標準付諸實踐
物(wu)(wu)聯(lian)網安全性的(de)標準化方(fang)法固然不錯，但產品(pin)設計者仍需在(zai)芯片和軟(ruan)件(jian)中進(jin)行(xing)實(shi)現(xian)。Arm 攜手行(xing)業合作(zuo)伙伴開展密切合作(zuo)，在(zai)這兩個方(fang)面進(jin)行(xing)不懈(xie)努力，確保在(zai)基(ji)于(yu) Arm 架構設計物(wu)(wu)聯(lian)網設備時，構建 PSA Certified 設備是達(da)到安全目標阻力最小的(de)路徑。
Arm 物聯網全(quan)面(mian)解決方(fang)案 (Arm Total Solutions for IoT) 將 Arm 出色的軟(ruan)硬(ying)件(jian)整合到經過(guo)驗證的預集成解決方(fang)案中(zhong)，為(wei)芯片設計者提供預集成的 Arm Corstone 的完整子(zi)系統，其中(zhong)搭(da)配 Arm Cortex 和 Ethos 處理器，并且支持 Arm TrustZone 。
Arm TrustZone 是保護敏感程序代碼(ma)的一項(xiang)關鍵技術(shu)，并且(qie)數據可(ke)以在(zai) CPU 中(zhong)(zhong)實現硬件強制隔離(li)。隔離(li)可(ke)以確保敏感的工作負載(zai)與資(zi)產始終對不安全(quan)(quan)的應用(yong)保持透明狀態。作為建立 PSA-RoT 的起點(dian)之一，它可(ke)在(zai)同(tong)一芯片(pian)內(nei)提供安全(quan)(quan)（可(ke)信）和(he)非安全(quan)(quan)（不可(ke)信）區域。TrustZone 支(zhi)持在(zai) MCU 中(zhong)(zhong)啟用(yong)安全(quan)(quan)處理(li)環(huan)境 (Secure Processing Environment, SPE)，并在(zai)應用(yong)處理(li)器中(zhong)(zhong)啟用(yong)可(ke)信執(zhi)行(xing)環(huan)境 (Trusted Execution Environment, TEE)。這些(xie)安全(quan)(quan)執(zhi)行(xing)環(huan)境可(ke)以防止(zhi)身份驗(yan)證機制、加密密鑰(yao)材料(liao)和(he)其他敏感數據被受(shou)損操作系統或在(zai)非安全(quan)(quan)環(huan)境中(zhong)(zhong)運行(xing)的惡意應用(yong)濫用(yong)。
TrustZone 在 2004年就(jiu)已(yi)應(ying)用于(yu)應(ying)用級處理器(qi)，并于(yu) 2016 年被添加到 Cortex-M 系列中(zhong)(zhong)，成為在簡(jian)單(dan)、低功耗的物聯(lian)網終(zhong)端以及更復雜(za)的設備中(zhong)(zhong)實現隔(ge)離的可選方案。
芯片設計者從 Arm 物聯網(wang)全(quan)面(mian)解決方案和 Arm Corstone 入手，可(ke)以確(que)保為客戶(hu)提供所需的基礎組件，從而交(jiao)付安全(quan)的物聯網(wang)設備。
通過軟件將安全性延伸到上層
如(ru)果(guo)沒有知曉如(ru)何(he)正確利(li)(li)用(yong)硬件(jian)功(gong)能的軟件(jian)實施(shi)，以(yi)逐層(ceng)構(gou)建安(an)全(quan)性(xing)(xing)，包含 Arm TrustZone 在(zai)內的硬件(jian)功(gong)能將(jiang)對安(an)全(quan)性(xing)(xing)毫無幫助。Arm 在(zai)提供優(you)良硬件(jian)安(an)全(quan)功(gong)能的同時，還為許多重(zhong)要(yao)的開源軟件(jian)項目做出(chu)過(guo)顯著的貢(gong)獻，從而確保軟件(jian)開發者可以(yi)輕松并持(chi)續地訪問和集成由 PSA Certified 指定的關(guan)鍵基(ji)礎安(an)全(quan)功(gong)能，以(yi)充(chong)分利(li)(li)用(yong) Arm TrustZone 等類似(si)功(gong)能。
可(ke)信固(gu)件(jian)為(wei) Arm Cortex-A 和(he) Cortex-M 處理器(qi)提供了安全的(de)(de)參考(kao)軟件(jian)實(shi)施。可(ke)信固(gu)件(jian)的(de)(de)實(shi)施符合 PSA Certified 指南，它利用應用處理器(qi)的(de)(de)可(ke)信執行環(huan)境(jing) (TEE) 和(he)微控制(zhi)器(qi)的(de)(de)安全處理環(huan)境(jing) (SPE) 作為(wei)基(ji)礎。
Trusted Firmware-M (TF-M) 為基于 Arm Cortex-M 的(de)設備(bei)提供參考實施，這些(xie)設備(bei)通常用于語(yu)音、振動和視覺(jue)等低功耗的(de)物(wu)聯(lian)網終(zhong)端應(ying)用。
TF-M 通(tong)過提供加密、安全(quan)(quan)(quan)存儲和證實等(deng)安全(quan)(quan)(quan)運行(xing)(xing)時安全(quan)(quan)(quan)服(fu)(fu)務(wu)，使芯片(pian)、實時操作(zuo)系統和設備能夠滿足 PSA Certified 要求(qiu)。通(tong)過 PSA 功(gong)能 API，對用于訪(fang)問這些服(fu)(fu)務(wu)的接口(kou)進(jin)行(xing)(xing)了全(quan)(quan)(quan)面標準化。TF-M 還(huan)完全(quan)(quan)(quan)集成(cheng)了 Mbed OS、FreeRTOS 等(deng)關鍵的實時操作(zuo)系統。
另一個例(li)證是 Parsec 項(xiang)目。PARSEC (Platform ARchitecture for SECurity) 是一項(xiang)開源計劃，通(tong)過獨立于平(ping)臺(tai)的方式，針對硬件(jian)安全和(he)加密服(fu)務(wu)提供(gong)通(tong)用 API。這個抽象(xiang)層使工作負載與物(wu)理(li)平(ping)臺(tai)細節(jie)分離(li)，從而在數據中心和(he)邊緣實現云原生交付流程(cheng)。
為全新的物聯網經濟奠定根基
出眾的(de)(de)計算應(ying)用(yong)，支持各種應(ying)用(yong)計算的(de)(de)出色軟(ruan)件生態系(xi)統，以及以行(xing)業為主導的(de)(de)協(xie)作方法(fa)，這些(xie)方面相結合，可以設(she)定關鍵的(de)(de)基礎標準，并以此為基礎，實現各項(xiang)創新(xin)的(de)(de)蓬勃(bo)發展。Arm助力物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)(de)方法(fa)旨是協(xie)助Arm的(de)(de)合作伙伴取得成(cheng)(cheng)功(gong)，以確保他(ta)們(men)能夠參與定義全新(xin)的(de)(de)市場和(he)經濟，而物(wu)聯(lian)網(wang)將(jiang)為全球(qiu)企業帶來巨大(da)的(de)(de)數據和(he)洞察力。信任和(he)安全是釋放物(wu)聯(lian)網(wang)最大(da)潛力的(de)(de)基礎， Arm的(de)(de)生態系(xi)統在安全領域(yu)厚積薄發，必(bi)將(jiang)成(cheng)(cheng)為新(xin)的(de)(de)物(wu)聯(lian)網(wang)經濟的(de)(de)中流砥(di)柱。
