機頂盒（STB）市場在許多方面都是當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)安全所面臨挑戰(zhàn)的完美案例研究。這是一個成熟的市場，到22年全球估值為6.2020B美元（由Grand View Research提供），并且似乎不太可能在未來幾年看到重大動蕩。然而，退后一步，情況變得不那么可預(yù)測，因為混合電纜盒現(xiàn)在支持更廣泛的功能套件。隨之而來的是一系列新的安全挑戰(zhàn)。

如今，機頂盒的設(shè)計復(fù)雜性遠遠超出了有線電視的范圍，支持從視頻會議到在線購物的所有應(yīng)用。由于制造和互聯(lián)網(wǎng)成本的下降，機頂盒變得越來越實惠，這種與家中消費者的直接聯(lián)系仍然至關(guān)重要，尤其是在拉丁美洲等發(fā)展中市場。然而，隨著機頂盒從簡單的電視解碼器演變?yōu)槲⑿陀嬎銠C，它們變得容易受到其他計算機面臨的相同攻擊。因此，制造商現(xiàn)在需要保護其客戶的數(shù)據(jù)，并確保產(chǎn)品不會因家庭網(wǎng)絡(luò)上的可利用弱點而聲名狼藉。

教授舊產(chǎn)品新技巧

機頂盒內(nèi)容提供商已經(jīng)存在一系列安全問題：授權(quán)用戶竊取內(nèi)容，未經(jīng)授權(quán)的用戶竊取訂閱，更不用說黑客竊取其嵌入式固件并生產(chǎn)假冒機頂盒。然而，隨著機頂盒計算能力的提高，可以執(zhí)行更復(fù)雜的程序，不良代理已經(jīng)注意到了。黑客已經(jīng)開始在機頂盒上安裝惡意軟件，例如Mirai。然后，一旦被同化為僵尸網(wǎng)絡(luò)，機頂盒就可以聽從黑客的命令，進行DDoS攻擊，比特幣挖礦或其他邪惡行為。在較小的規(guī)模上，受損的機頂盒可以在家庭網(wǎng)絡(luò)上站穩(wěn)腳跟，從中對其他連接的節(jié)點進行攻擊。雖然“零信任”網(wǎng)絡(luò)在政府和企業(yè)安裝中可能更為普遍，但只有最敬業(yè)的計算機愛好者才可能在家中進行這樣的設(shè)置。

隨著機頂盒系統(tǒng)復(fù)雜性的不斷提高，Android TV等開源平臺正變得越來越流行。這種變化喜憂參半。傳統(tǒng)上，機頂盒使用封閉的專有平臺，使開發(fā)人員更容易處理安全性，因為他們擁有完全控制權(quán)。然而，由于開發(fā)人員利用開源和免費軟件工具的龐大基礎(chǔ)來加速產(chǎn)品開發(fā)，攻擊的可能性已經(jīng)增加。開源軟件還意味著開放訪問用于逆向工程和調(diào)試的軟件工具，使制造商設(shè)計的一部分（充其量）暴露在好奇的眼睛和好奇的頭腦中。

我把鑰匙放在哪里了？

為了保護機頂盒的硬件、固件和耗材介質(zhì)，制造商和內(nèi)容提供商必須依賴安全協(xié)議，例如數(shù)字版權(quán)管理 （DRM）、高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護 （HDCP）、安全數(shù)據(jù)（固件）加密和用戶身份驗證。這些協(xié)議依賴于用于加密/解密、身份驗證和密鑰交換的標(biāo)準(zhǔn)加密算法。這些算法被公共組織（如美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST））詳細記錄和標(biāo)準(zhǔn)化，因此它們的強度取決于它們的密鑰。例如，被盜或易于猜測的數(shù)據(jù)加密密鑰 （DEK） 可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的機密性崩潰。因此，與任何其他依賴AES密碼來保密的系統(tǒng)一樣，機頂盒的安全基礎(chǔ)在于保護“王國的鑰匙”免受泄露，泄漏和猜測篡改。

與任何其他形式的機密數(shù)據(jù)一樣，密鑰需要在靜態(tài)和傳輸過程中受到保護。雖然有一些常用的技術(shù)可以保證靜態(tài)和傳輸中的數(shù)據(jù)安全，但本文的其余部分將重點介紹安全密鑰（數(shù)據(jù)）存儲。從最關(guān)鍵的密鑰需要不可變的基本假設(shè)開始，使用非易失性存儲器 （NVM） 是有意義的，該內(nèi)存在電源關(guān)閉時不會丟失數(shù)據(jù)。此外，選擇一次性可編程 （OTP） 類型的 NVM 將進一步保證存儲密鑰的持久性。

安全的一次性密碼解決方案

這就引出了離散存儲器與嵌入式存儲器的問題。雖然分立存儲器有其一席之地，但使用嵌入式 NVM 具有低功耗、更小面積和更小信號延遲的優(yōu)勢。此外，它還可以利用較大的SoC現(xiàn)有的防篡改措施。

eMemory 是全球最大的純 NVM 提供商，開發(fā)了最先進的、完全邏輯過程兼容的嵌入式防保險絲 OTP。此外，他們的 NeoFuse IP 不受目視檢查逆向工程攻擊的影響，這與 eFuse 的安全限制形成鮮明對比，使嵌入式防保險絲 OTP NVM 成為 STB 密鑰存儲的理想選擇。

eMemory成立了子公司PUFsecurity，基于其專利的反保險絲OTP IP進一步開發(fā)半導(dǎo)體市場的集成硬件安全解決方案。PUFsecurity的SecureOTP IP集成了物理不可克隆功能（PUF）和通用總線接口控制器，如AHB或APB。此外，安全 OTP 將敏感密鑰存儲為密文（與標(biāo)準(zhǔn) OTP 的明文相比），并支持對 OTP 的內(nèi)存映射寄存器訪問，以便更輕松地進行系統(tǒng)集成。

內(nèi)置PUF是靜態(tài)熵的來源，它使用同一晶圓/批次/工藝節(jié)點/晶圓廠上各個芯片之間的物理變化?？梢栽谛酒侠酶€(wěn)定和完全隨機變化的PUF將更接近PUF的“理想”視覺，PUF不受老化效應(yīng)（穩(wěn)定的物理變化）的影響，并且具有高度的熵（完全隨機的變化）。使用如此高質(zhì)量的熵源，Secure OTP 將按數(shù)據(jù)/地址/IO 完全隨機化其存儲的值，以便沒有一個密鑰（在寫入安全 OTP 后）看起來與另一個完全相同的源密鑰相同。

對于不得不使用傳統(tǒng)內(nèi)存專家專有（通常是異步）接口的系統(tǒng)集成商來說，提供標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線接口（如AHB/APB）是一個受歡迎的選擇。當(dāng)讀取和寫入安全 OTP 與訪問任何其他系統(tǒng)寄存器（使用安全 OTP 的寄存器內(nèi)存映射）相同時，使用熟悉的接口協(xié)議變得特別有吸引力。

保護機頂盒王國的鑰匙

電纜盒市場已經(jīng)在發(fā)生變化，因為新功能滿足了客戶對與媒體交互的新方式的永不滿足的需求。新的“必備”功能，如互聯(lián)網(wǎng)電話，正在增加機頂盒的計算復(fù)雜性，因為制造商增加了額外的核心處理能力，以滿足對其增加功能的需求。不幸的是，這已經(jīng)吸引了黑客及其僵尸網(wǎng)絡(luò)。

機頂盒制造商現(xiàn)在面臨著雙重挑戰(zhàn)，既要防止內(nèi)容和用戶訪問被盜，又要保護其硬件免受對抗性攻擊?，F(xiàn)在，如果沒有強大的密鑰安全性，僅依靠加密安全協(xié)議是不切實際的。來自 eMemory 和 PUFsecurity 的安全 OTP 是任何希望建立安全基礎(chǔ)并保持密鑰安全靜態(tài)的機頂盒制造商的理想存儲解決方案。

審核編輯：郭婷