物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統的硬件安全和軟件漏洞防護
隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和電子芯片技術(shù)的快速發(fā)展,嵌入式系統得到了迅速的發(fā)展和普及。嵌入式系統廣泛應用于生活、工業(yè)、軍事、醫療、通信、運輸等方面。嵌入式系統的應用在日常生活中也隨處可見(jiàn):車(chē)載系統、智能家居系統、手機平板設備等。以計算機通訊技術(shù)、軟、硬件技術(shù)、微電子技術(shù)為核心,將計算機嵌入應用系統,利用計算機的運行能力來(lái)實(shí)現某些功能。根據IEEE協(xié)會(huì )的規定,嵌入式系統是一種具有操作、控制、監控或輔助機器的裝置系統。此外,另一個(gè)被認可的定義是嵌入式系統是一種特殊的計算機系統,其基礎是計算機技術(shù),其核心是應用,具有成本低、體積小、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)。嵌入式系統具有以下特點(diǎn):嵌入式系統面向產(chǎn)品、用戶(hù)和應用三個(gè)方向。嵌入式系統具有很強的專(zhuān)業(yè)性,必須在特定的實(shí)際場(chǎng)合發(fā)揮其優(yōu)勢。嵌入式系統是一種具有系統,具有集成度高、技術(shù)耦合度高的特點(diǎn)。嵌入式系統結合了半導體、計算機等不同行業(yè)的技術(shù),需要在設計前進(jìn)行正確的定位分析。嵌入式系統必須根據需要適當選擇相應的軟硬件模塊。嵌入式系統設計開(kāi)發(fā)的軟硬件可以根據場(chǎng)合需要去除不必要的資源,以滿(mǎn)足成本、可靠性等性能需求。
嵌入式系統通常由嵌入式計算機和執行部件組成。嵌入式微控制器的重要模塊,如嵌入式微控制器(EMCU)、嵌入式微處理器(EMPU)、嵌入式數字信號處理器(EDSP)等。以下是嵌入式系統中不同類(lèi)型的嵌入式系統的處理器:嵌入式微控制器(EMCU):EMCU又稱(chēng)單片機,集成了一個(gè)芯片中所有系統所需的硬件。閃存器、ROM、RAM、EEPRO、總線(xiàn)、總線(xiàn)邏輯、定時(shí)/計數器、WatchDog、I/O口等必要的功能和外設集成在芯片中。由于其可靠性高、體積小、成本低,EMCU應用廣泛。EMPU:EMPU一般是由電路模板組裝而成的,通常只保留與嵌入式應用有關(guān)的主控功能,但是ROM、RAM、總線(xiàn)接口以及各種外部設備都必須保留在電路板上。目前EMPU主要有ARM、MIPS、PowerPC、68K等。嵌入式數字信號處理器(EDSP):EDSP經(jīng)過(guò)一定程度的結構修改,可以適應DSP算法,編譯效率更高,運行速度更快。嵌入式片上系統(ESOC):ESOC系統復雜性高。SOC將其處理器內核設計為標準庫,用標準VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)并存儲在設備庫中。
嵌入式系統的固件通常指的不是硬件,而是軟件。在防火墻設備中,嵌入式系統的固件通常固化在內存芯片(EEPROM)或Flash芯片中,用戶(hù)通??梢酝ㄟ^(guò)特定的操作刷新和升級程序。一般來(lái)說(shuō),固件是數字產(chǎn)品中最基本、最底層的軟件。例如,在通用計算機主機中,主板上的基本I/O系統BIOS在更多專(zhuān)業(yè)人士眼中可以稱(chēng)為固件。一般的理解是,固件本質(zhì)上是一種存儲在存儲介質(zhì)上的數據。當使用嵌入式主板進(jìn)行系統操作時(shí),這些文件可以從特定的目錄中找到,以實(shí)現系統的運行。例如,uboot:uboot.bin,kernel:uimage,rootfs:system.yaffs2文件,可以理解為固件。嵌入式系統運行后,系統通過(guò)特定位置尋找uboot,初始化串口和內存。設置Linux啟動(dòng)參數后,內核將從flash加載到內存,然后內核將根文件系統掛載并啟動(dòng)init。通常有兩種方法可以獲得防火墻設備的固件:一種是從防火墻設備制造商的官方網(wǎng)站下載固件;另一種方法是訪(fǎng)問(wèn)相應的硬件,直接從防火墻設備的Flash芯片中提取固件。
嵌入式系統通常由嵌入式計算機和執行部件組成。嵌入式微控制器的重要模塊,如嵌入式微控制器(EMCU)、嵌入式微處理器(EMPU)、嵌入式數字信號處理器(EDSP)等。以下是嵌入式系統中不同類(lèi)型的嵌入式系統的處理器:嵌入式微控制器(EMCU):EMCU又稱(chēng)單片機,集成了一個(gè)芯片中所有系統所需的硬件。閃存器、ROM、RAM、EEPRO、總線(xiàn)、總線(xiàn)邏輯、定時(shí)/計數器、WatchDog、I/O口等必要的功能和外設集成在芯片中。由于其可靠性高、體積小、成本低,EMCU應用廣泛。EMPU:EMPU一般是由電路模板組裝而成的,通常只保留與嵌入式應用有關(guān)的主控功能,但是ROM、RAM、總線(xiàn)接口以及各種外部設備都必須保留在電路板上。目前EMPU主要有ARM、MIPS、PowerPC、68K等。嵌入式數字信號處理器(EDSP):EDSP經(jīng)過(guò)一定程度的結構修改,可以適應DSP算法,編譯效率更高,運行速度更快。嵌入式片上系統(ESOC):ESOC系統復雜性高。SOC將其處理器內核設計為標準庫,用標準VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)并存儲在設備庫中。
嵌入式系統的固件通常指的不是硬件,而是軟件。在防火墻設備中,嵌入式系統的固件通常固化在內存芯片(EEPROM)或Flash芯片中,用戶(hù)通??梢酝ㄟ^(guò)特定的操作刷新和升級程序。一般來(lái)說(shuō),固件是數字產(chǎn)品中最基本、最底層的軟件。例如,在通用計算機主機中,主板上的基本I/O系統BIOS在更多專(zhuān)業(yè)人士眼中可以稱(chēng)為固件。一般的理解是,固件本質(zhì)上是一種存儲在存儲介質(zhì)上的數據。當使用嵌入式主板進(jìn)行系統操作時(shí),這些文件可以從特定的目錄中找到,以實(shí)現系統的運行。例如,uboot:uboot.bin,kernel:uimage,rootfs:system.yaffs2文件,可以理解為固件。嵌入式系統運行后,系統通過(guò)特定位置尋找uboot,初始化串口和內存。設置Linux啟動(dòng)參數后,內核將從flash加載到內存,然后內核將根文件系統掛載并啟動(dòng)init。通常有兩種方法可以獲得防火墻設備的固件:一種是從防火墻設備制造商的官方網(wǎng)站下載固件;另一種方法是訪(fǎng)問(wèn)相應的硬件,直接從防火墻設備的Flash芯片中提取固件。