邊緣計(jì)算前景很美，安全難題如何破解

在大規(guī)模商用以及快速發(fā)展的AI芯片技術(shù)雙重加持下，邊緣計(jì)算在未來十年將迎來爆炸性增長。根據(jù)Grand View Research的數(shù)據(jù)，2019年邊緣計(jì)算所帶來的市場價(jià)值約為25億美元。到2027年，這一數(shù)值將達(dá)到434億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到37.4%。在巨大的商業(yè)價(jià)值面前，邊緣計(jì)算本身潛在的安全優(yōu)勢和缺點(diǎn)同樣引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。以物聯(lián)網(wǎng)（IoT）為例，因更多數(shù)據(jù)留在網(wǎng)絡(luò)邊緣，大幅減少了數(shù)據(jù)在傳輸過程中被截獲的機(jī)會(huì)，提高了數(shù)據(jù)的安全性。不過，這里面還有一個(gè)有趣的悖論，那就是邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)泛在、開放的特點(diǎn)很可能將網(wǎng)絡(luò)安全的風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)至系統(tǒng)各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。如此看來，邊緣安全防護(hù)的挑戰(zhàn)很嚴(yán)峻。從某種意義上說，邊緣安全問題正在成為限制邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙之一。

邊緣計(jì)算中的安全挑戰(zhàn)

邊緣計(jì)算的基本思想是將大量對實(shí)時(shí)性有較高要求的數(shù)據(jù)留在邊緣處理，盡可能減少數(shù)據(jù)上傳到云的傳輸時(shí)間，以提高數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和安全性，這是它邊緣計(jì)算的優(yōu)勢。然而，每個(gè)硬幣都有正反兩面。邊緣計(jì)算優(yōu)勢的背后有一個(gè)不爭的事實(shí)：每臺(tái)邊緣設(shè)備都代表了一個(gè)潛在的易受攻擊的端點(diǎn)，加之邊緣計(jì)算中使用的設(shè)備比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器的設(shè)置更小，在設(shè)計(jì)時(shí)不可能像數(shù)據(jù)中心那樣予以充分的安全性考慮。在設(shè)備更新和維護(hù)方面更不能與數(shù)據(jù)中心相提并論。

綜合來看，邊緣計(jì)算最易受黑客攻擊的窗口主要分布在三個(gè)位置：一是邊緣接入側(cè)，二是邊緣服務(wù)器端，三是邊緣管理的位置。

在實(shí)際應(yīng)用中，圍繞邊緣計(jì)算的安全問題多且復(fù)雜。InfoQ最近的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，邊緣計(jì)算將面臨五個(gè)基本的安全問題：

一是架構(gòu)方面。雖然邊緣設(shè)備相對容易將數(shù)據(jù)安全地發(fā)送到云，但云卻很難將數(shù)據(jù)安全地發(fā)送回設(shè)備，因此，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上要予以充分考慮。

二是碎片化傾向。我們可以要求所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須經(jīng)過身份驗(yàn)證，并遵守隱私政策。根據(jù)IDC預(yù)測，到2025年，將有414億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，要在無限增長的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上實(shí)施統(tǒng)一的隱私政策這將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

三是物理安全。邊緣內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備相對數(shù)據(jù)中心更容易被竊取或以其他方式被進(jìn)行物理操作。比如，邊緣安全漏洞可以讓黑客很容易進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)的核心。尤其是一些邊緣設(shè)備在進(jìn)行徹底的測試之前就被匆忙推向市場，采用的技術(shù)沒有充分考慮蘊(yùn)含的安全風(fēng)險(xiǎn)。

四是安全邊界問題。隨著時(shí)間的推移，設(shè)備最終可能會(huì)超出邊緣計(jì)算的邊界，這對管理員理解眾多限制條件帶來了挑戰(zhàn)。

五是用戶錯(cuò)誤?？紤]到邊緣中的設(shè)備數(shù)不勝數(shù)，IT專家也很難預(yù)見所有存在于用戶端的復(fù)雜的安全風(fēng)險(xiǎn)。

如何讓邊緣計(jì)算更安全？

現(xiàn)在，邊緣計(jì)算已經(jīng)成為數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的重要匯聚節(jié)點(diǎn)，它重新定義了企業(yè)信息系統(tǒng)中云、管、端的關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化必然對安全提出了新需求。通常，邊緣計(jì)算安全主要遵守六個(gè)基本規(guī)則：

一是使用訪問控制和監(jiān)視來增強(qiáng)邊緣的物理安全。

二是從中心自上而下操作控制邊緣的配置和操作。

三是建立審計(jì)程序，將數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的托管和更改控制在邊緣。

四是在設(shè)備/用戶和邊緣設(shè)施之間應(yīng)用最高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)安全。

五是將邊緣作為IT運(yùn)營中公共云的一部分。

六是要監(jiān)視并記錄所有邊緣活動(dòng)，特別是與操作和配置相關(guān)的活動(dòng)。

目前，邊緣計(jì)算的安全方案大多集中在邊緣計(jì)算終端安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測防御等三個(gè)方面。這其中的很多方案屬于被動(dòng)安全，主動(dòng)防御方案相對較少?，F(xiàn)在，大量的邊緣智能部署在無人值守的設(shè)備上，必須強(qiáng)化自身的安全防護(hù)能力。

在邊緣計(jì)算終端安全方面，邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、終端制造商越來越多地開始在產(chǎn)品中部署不同的加密技術(shù)，以向物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)或邊緣計(jì)算終端提供安全可用的數(shù)據(jù)。

在邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)安全方面，邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中開始引入大量的傳感量測設(shè)備用于用戶端數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)信息的采集。有一點(diǎn)需要注意的是，這些設(shè)備很可能又衍生了其他的數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)，在網(wǎng)絡(luò)智能化、傳感化改造過程中仍需不斷完善。這也是為什么邊緣智能不斷強(qiáng)化敏感數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)和傳輸過程中的安全性的原因。一方面，我們可以通過數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名等機(jī)制防止數(shù)據(jù)被竊取或非法篡改。另一方面，保證密鑰自身的存儲(chǔ)和使用安全也非常重要，他能從根本上確保敏感數(shù)據(jù)的安全性。

在邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測防御方面，面向邊緣計(jì)算的多層次網(wǎng)絡(luò)安全感知框架逐漸浮出水面，它對邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中大型異構(gòu)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)威脅的識(shí)別要素和準(zhǔn)則進(jìn)行了定義，有助于管理人員做出合理的防御決策。

在邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）共同提出的邊緣安全參考框架1.0中，其邊緣安全防護(hù)對象覆蓋了邊緣基礎(chǔ)設(shè)施、邊緣網(wǎng)絡(luò)、邊緣數(shù)據(jù)、邊緣應(yīng)用、邊緣安全等全生命周期管理以及邊云協(xié)同安全“5+1”個(gè)層次，綜合考慮了信息安全（Security）、功能安全（Safety）、隱私（Privacy）、可信（Trust）四大安全類別以及需求特征。當(dāng)然，這是一個(gè)大而全的框架，實(shí)際部署中并非所有的應(yīng)用場景都會(huì)涉及到全部的安全功能模塊。

圖2:邊緣安全參考框架1.0（圖源：邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)

可擴(kuò)展的邊緣安全方案

邊緣智能與中心化平臺(tái)相比，數(shù)量大、部署分散，進(jìn)一步增加了安全防護(hù)的難度。因此，邊緣智能需要引入完整的主動(dòng)防御機(jī)制，確保海量邊緣設(shè)備能夠有效識(shí)別攻擊者的硬件篡改和惡意代碼注入，進(jìn)行安全告警。

NXP Semiconductors（恩智浦）的EdgeVerse平臺(tái)是一個(gè)功能全面的邊緣計(jì)算和安全平臺(tái)，包含業(yè)界領(lǐng)先的可擴(kuò)展嵌入式處理、安全、軟件和行業(yè)解決方案。EdgeLock? 是NXP專門針對邊緣計(jì)算推出的安全平臺(tái)，作為EdgeVerse的一部分，EdgeLock? 產(chǎn)品組合中包含安全元件、安全身份驗(yàn)證器、應(yīng)用處理器和MCU的嵌入式安全功能，它賦予邊緣節(jié)點(diǎn)充分的完整性、真實(shí)性和隱私性，從邊緣到網(wǎng)關(guān)再到云，均提供了可靠的安全性保障。

EdgeLock?平臺(tái)中的安全功能涉及安全啟動(dòng)信任錨、片上加密、可即時(shí)配置的安全解決方案、設(shè)備雙向驗(yàn)證、安全設(shè)備管理套件、無線（OTA）更新和生命周期管理等。

在具體產(chǎn)品上，安全嵌入式處理器是一個(gè)主要類型。以i.MX 8M Plus應(yīng)用處理器為例，它是NXP邊緣計(jì)算EdgeVerse方案中的重要一員，也是首個(gè)集成了專用神經(jīng)處理單元（NPU）的i.MX系列產(chǎn)品，在邊緣端可以實(shí)現(xiàn)高性能的機(jī)器學(xué)習(xí)。為了確保邊緣端的安全，i.MX 8M Plus內(nèi)置了先進(jìn)的EdgeLock? 嵌入式安全技術(shù)，包括資源域控制器、Trust Zone、HAB、加密啟動(dòng)、采用RSA和橢圓曲線算法的公共密鑰加密，為邊緣節(jié)點(diǎn)的安全提供了保障。

NXP邊緣計(jì)算EdgeVerse平臺(tái)上的另一款重要安全產(chǎn)品EdgeLock? SE050，屬于即插可信安全元件，它已經(jīng)通過通用標(biāo)準(zhǔn)（CC）EAL 6+認(rèn)證，從邊緣到云端均能保障工業(yè)4.0和物聯(lián)網(wǎng)的安全應(yīng)用。與安全嵌入式處理器相比，這種安全元件可以靈活地為更廣泛的嵌入式應(yīng)用增加“即插即用”的安全特性，位物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備提供硬件安全防護(hù)。

總之。邊緣計(jì)算的優(yōu)勢是毋庸置疑的，因設(shè)備分布廣，數(shù)據(jù)量特別巨大，它的安全防護(hù)問題乃是重中之重。保護(hù)邊緣是一個(gè)復(fù)雜的過程，在傳統(tǒng)的安全原則之外，各企業(yè)和行業(yè)聯(lián)盟也在加緊研究對策，相關(guān)的產(chǎn)品已經(jīng)在市場上廣泛部署。這樣的努力正在進(jìn)行中，且正在加速。

審核編輯：郭婷