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什麼是「信任之根」?

文森特·范德·萊斯特

2025年8月20日 / 閱讀時間 5 分鐘

定義

「信任根(Root of Trust,RoT)」是硬體與軟體安全領域中的基礎概念,作為所有其他安全運作的起始點,扮演著最初的可信元件角色。在現代數位系統的背景下——從物聯網(IoT)裝置到汽車電子控制單元(ECU)及雲端基礎架構——信任根構成了安全的錨點,諸如身分驗證、加密及安全開機等關鍵安全流程皆以此為依歸。

從本質上來說,「信任根」(Root of Trust)通常嵌入在矽晶片層級,並作為一組不可變更且防篡改的功能。這些功能負責在系統整個生命週期中,建立並維護系統的完整性與機密性。「信任根」的設計旨在抵禦複雜的威脅與攻擊,確保僅有經授權的程序與實體才能與受保護的資源進行互動。

隨著聯網裝置的爆炸性增長以及網路威脅日益複雜化,堅實的「信任根基」(Root of Trust)的重要性再怎麼強調都不為過。它能確保即使系統其他部分存在漏洞,基礎安全性仍不受影響,從而為數位營運的核心奠定信任基礎。

「信任之根」是如何運作的?

 

「信任根基」(Root of Trust)的作用在於為裝置的安全架構提供一個安全的起點。這個安全的錨點能啟用一系列核心安全功能,這些功能共同協作,保護裝置免受未經授權的存取、資料外洩及篡改的威脅。讓我們透過探索 來了解「信任根基」如何透過其關鍵功能運作:

 

安全開機

「信任根」(Root of Trust)最重要的功能之一,便是促進安全的開機流程。當裝置開機時,「信任根」會在韌體執行前,驗證其完整性與真實性。此舉可確保僅載入受信任的軟體,並防止攻擊者在開機過程中注入惡意程式碼。安全的開機機制建立了一條從硬體延伸至作業系統及應用程式層的信任鏈。

 

安全儲存

「信任根」(Root of Trust)為儲存敏感資訊(例如加密金鑰、憑證及配置設定)提供了受保護的環境。透過將這些資產與系統其餘部分隔離,並整合防篡改功能,「信任根」能抵禦實體攻擊與遠端攻擊。諸如「物理不可克隆函數」(PUF)等先進技術,會根據矽晶片的固有特性產生獨一無二的加密金鑰,使得金鑰的提取或克隆幾乎不可能實現。

 

安全驗證

身分驗證是「信任根」所提供的另一項核心功能。透過驗證裝置、使用者及軟體元件的身分,「信任根」可確保僅有受信任的實體才能存取系統資源。此外,它還會為安全通訊產生並管理暫存的會話金鑰,以保護傳輸中的資料免遭竊聽或篡改。

 

安全更新

「信任根」(Root of Trust)負責管理韌體與軟體更新的安全接收與套用。透過在安裝前驗證更新的真實性與完整性,可防止攻擊者利用遭入侵的更新機制植入惡意程式碼。安全的更新流程還包含回滾保護機制,確保過時或存在安全漏洞的韌體版本無法被重新安裝。

 

加密加速

許多「信任根」(Root-of-Trust)的實作方案都包含基於硬體的加密加速器。這些加速器執行加密、解密及數位簽章操作的效率,遠高於僅靠軟體處理。這不僅能提升安全性,還能改善系統效能並降低功耗——這些都是汽車、物聯網及行動裝置等應用領域中的關鍵因素。

 

安全除錯

在開發與疑難排解過程中,「信任根」(Root of Trust)可啟用安全的除錯機制。這些機制會限制對除錯功能的存取權限,確保僅有經授權的人員才能使用這些功能。此舉可防止攻擊者利用除錯介面竊取敏感資訊或破壞系統安全。

透過整合這些功能,「信任根基」提供了一個全面的安全基礎,能夠同時應對硬體和軟體層面的威脅。它在裝置整個生命週期中的存在,確保能持續抵禦不斷演變的網路風險。

功能說明
安全開機在開機時驗證韌體的完整性與真實性,以確保僅載入可信賴的軟體。
安全儲存將加密金鑰等敏感資料儲存於防篡改的環境中。
安全驗證驗證使用者、裝置及軟體元件的身分,以控制存取權限。
安全更新確保韌體/軟體更新在安裝前已通過驗證且為正版。
加密加速利用硬體加速器高效地執行加密與解密操作。
安全除錯將除錯存取權限限制於經授權的人員,以防止未經授權的資料擷取。

「信任之根」的益處

建置「信任根基」能帶來諸多安全、營運及商業上的效益。隨著網路威脅日益精進,對於致力於保護資產並維持用戶信心的組織而言,擁有可靠的「信任根基」至關重要。

主要優勢包括:

  • 防止未經授權的存取:透過驗證與系統互動之實體的真實性,「信任根」可確保僅有受信任的裝置和使用者能獲得存取權限。
  • 保護敏感資訊:加密金鑰、憑證及其他關鍵資料均受到保護,避免遭洩露或篡改。
  • 減輕「智慧財產 (IP) 」竊取風險:透過硬體層級的保護機制,確保專有設計與程式碼的安全,從而維護製造商與開發者的競爭優勢。
  • 防禦韌體層級的攻擊:安全開機流程能阻止攻擊者在裝置啟動時進行入侵,從一開始便維護系統的完整性。
  • 啟用安全更新:確保僅套用經過信任與驗證的更新,防止攻擊者利用更新機制進行攻擊。
  • 支援法規遵循:許多產業要求提供裝置安全運作的證明;「信任根」有助於符合資料保護與隱私權的法規標準。
  • 提升效能與效率:基於硬體的加密加速技術,在提供強大安全性的同時,還能降低系統複雜度與功耗。
  • 促進安全除錯:允許在未使系統暴露於未經授權存取或資訊外洩的風險下,進行授權的故障排除。
  • 確保裝置未來適用性:提供可擴展的基礎架構,以因應新的安全威脅及不斷演變的產業需求。

對於汽車、醫療保健、金融服務及政府等領域而言,採用「信任根」(Root of Trust)至關重要,因為這些領域在資料完整性與機密性方面的風險極高。

信任之根與 新思科技

新思科技 在運用先進的「信任根」(Root of Trust)技術打造安全系統方面處於領先地位。深知硬體層級的信任至關重要, 新思科技 提供業界領先的解決方案,專為現代應用程式的需求量身打造。

新思科技 tRoot 硬體安全模組(HSM):
tRoot™ HSM提供高度可配置且靈活的「信任根」解決方案,能無縫整合至各類裝置中——從物聯網終端裝置到汽車控制器皆可。這些模組具備強大的安全功能,包括安全開機、儲存、驗證及加密加速,所有功能均由防篡改的硬體核心所支撐。

tRoot HSM 圖解

SRAM 物理不可克隆函數 (PUF):
新思科技 SRAM PUF 技術利用矽片固有的物理差異來生成專屬該裝置的加密金鑰。與傳統儲存方式不同,這些金鑰絕不會儲存於記憶體中,因此極難被提取或複製。這項創新技術進一步強化了裝置的安全性與可信度。

透過整合tRoot 和SRAM PUF等解決方案, 新思科技 使晶片製造商與裝置製造商能夠打造出符合當今網路威脅環境嚴苛要求的安全產品。這些技術讓各組織得以建立堅實的「信任根基」,在各行各業中保護敏感資料、智慧財產權及使用者隱私。

隨著世界邁向更緊密的互聯與更智慧的系統, 新思科技 持續在硬體與軟體安全交匯處推動創新。以「信任」為核心, 新思科技 協助客戶為未來奠定堅韌的基礎。

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