中国移动-物联网安全芯片需求和应用白皮书-2018.12-21页_2mb

报告摘要

物联网安全芯片需求和应用白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由中国移动通信集团有限公司研究院和中移物联网有限公司联合发布，旨在探讨物联网终端安全需求及安全芯片在其中的应用价值，指导终端厂商和系统服务商合理选用安全芯片，提升整体物联网业务系统的安全性。

主要观点

物联网安全风险加剧：随着物联网设备数量的激增，安全事件频发，如Mirai僵尸网络攻击、勒索病毒影响关键基础设施等，威胁范围涵盖人身安全、公共利益及国家安全。
安全芯片是关键解决方案：安全芯片提供物理安全措施、独立安全存储与运行环境、密码计算能力，是保障物联网终端和业务系统安全的重要手段。
安全芯片具有多样化形态：包括可插拔独立安全模块、嵌入式独立安全模块和内置非独立安全模块（inSE），各具适用场景与性能特点。
安全芯片需满足不同安全等级要求：根据《密码模块安全技术要求》，安全芯片分为四级，安全能力逐级增强，适用于不同安全需求的业务场景。
安全芯片在多个领域广泛应用：包括智能手机、金融支付、车联网、智能家电等，主要功能涵盖身份认证、数据加密、传输完整性保护等。

关键信息

1. 安全芯片产业现状

功能特点：提供安全存储、安全运算、密码计算、随机数生成等能力。
类型分类：
- 可插拔独立安全模块：如TF密码卡、UKey等，适用于通用终端，集成稳定性较低。
- 嵌入式独立安全模块：适用于专用终端，集成难度高。
- 内置非独立安全模块（inSE）：近年新兴形态，具有性能高、功耗低、成本低等优势，适用于物联网场景。
主流接口与性能：
- 常见接口：7816、SD、SPI、I2C、USB等。
- 接口速率范围：从20Kbps到理论4.8Gbps不等。
- 性能主要取决于芯片硬件处理能力和接口类型。

2. 安全芯片相关政策

国家法律：
- 《中华人民共和国网络安全法》强调对关键信息基础设施的保护。
- 网络安全等级保护制度要求四级及以上系统使用硬件密码产品。
行业规范：
- 金融行业：要求金融IC卡使用安全芯片。
- 卫生行业：居民健康卡需使用安全芯片实现身份识别与数据保护。
技术标准：
- GM/T0054-2018规定三级及以上系统需使用符合标准的安全模块。
- GB35114-2017规定公共安全视频监控系统需采用不同等级的安全方案。
- GB/T35273-2017要求个人信息传输与存储需加密处理。

3. 安全芯片应用现状

智能手机：广泛采用TEE或安全芯片进行密钥保护、数据加密与身份认证。
金融与移动支付：安全芯片用于支付终端，保障交易数据安全。
通信模组：在传统通信模组中加入安全芯片，实现加密通信功能。

4. 物联网安全芯片需求

终端类型繁多：
- 通用智能终端（如无人机、机器人）：具备复杂操作系统，可借鉴智能手机安全方案。
- 简单功能终端（如传感器、水电气表）：需兼顾性能、功耗与安全，选择适合的安全防护措施。
接入方式多样：
- 远距离无线通信终端（如车联网、无人机）：依赖(U)SIM/eSIM等安全模块进行身份认证与安全传输。
- 短距离无线通信终端（如智能家电）：通过WiFi、Zigbee等协议进行通信，需安全芯片提供身份认证和数据加密功能。
业务场景丰富：
- 业务系统涉及个人隐私、商业机密及国家安全，需端到端安全设计。
- 业务数据需进行加密传输与完整性保护，防止数据泄露与篡改。
应用环境复杂：
- 物联网终端部署环境多样，包括无人值守、移动性强等，需具备抗物理攻击和不可复制的唯一标识能力。

5. 安全芯片应用建议

保密通信：
- 安全芯片提供加密、证书存储、随机数生成等功能。
- 对于VoLTE等业务，需根据数据速率要求选择具备相应性能的芯片。
车联网通信：
- 安全芯片用于身份认证、数据加密、消息完整性保护。
- 要求满足低时延、高可靠性的业务需求，非对称算法处理性能需达到每秒数千次。
智能家电：
- 安全芯片用于设备身份认证和传输加密，需具备真随机数生成和一定容量的安全存储。
- 随着GDPR和《网络安全法》的实施，安全芯片将成为智能家电的标配。

结构建议

形态选择：根据终端类型、业务需求和性能限制，合理选择安全芯片形态（如inSE、嵌入式等）。
性能匹配：根据业务对算法处理速度、存储容量、功耗等要求，选择符合需求的安全芯片。
安全等级适配：依据国家密码管理局安全分级标准，选择满足业务安全等级要求的安全芯片。
应用整合：在终端与云平台间构建安全通信通道，实现端到端数据加密与身份认证。

总结

物联网安全芯片是保障物联网终端及业务系统安全的核心组件，其具备硬件隔离、物理安全、密码计算等能力，可有效应对身份认证、数据加密、传输完整性保护等安全需求。随着物联网应用场景的扩展和安全要求的提高，安全芯片在不同终端和业务中的应用将更加广泛。建议在物联网业务发展过程中，同步推进安全芯片的标准化、多样化和高性能化，以构建更安全、更可靠的物联网生态系统。

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