【導(dǎo)讀】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年邊緣計算所帶來的市場價值約為25億美元。到2027年，這一數(shù)值將達到434億美元，年復(fù)合增長率達到37.4%。
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年邊緣計算所帶來的市場價值約為25億美元。到2027年，這一數(shù)值將達到434億美元，年復(fù)合增長率達到37.4%。在巨大的商業(yè)價值面前，邊緣計算本身潛在的安全優(yōu)勢和缺點同樣引起了業(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會，提高了數(shù)據(jù)的安全性。不過，這里面還有一個有趣的悖論，那就是邊緣計算網(wǎng)絡(luò)泛在、開放的特點很可能將網(wǎng)絡(luò)安全的風(fēng)險傳導(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算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的障礙之一。
邊緣計算中的安全挑戰(zhàn)
邊緣計算的基本思想是將大量對實時性有較高要求的數(shù)據(jù)留在邊緣處理，盡可能減少數(shù)據(jù)上傳到云的傳輸時間，以提高數(shù)據(jù)的實時性和安全性，這是它邊緣計算的優(yōu)勢。然而，每個硬幣都有正反兩面。邊緣計算優(yōu)勢的背后有一個不爭的事實：每臺邊緣設(shè)備都代表了一個潛在的易受攻擊的端點，加之邊緣計算中使用的設(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)計時不可能像數(shù)據(jù)中心那樣予以充分的安全性考慮。在設(shè)備更新和維護方面更不能與數(shù)據(jù)中心相提并論。
綜合來看，邊緣計算最易受黑客攻擊的窗口主要分布在三個位置：一是圖1中的邊緣接入側(cè)，二是邊緣服務(wù)器端，三是邊緣管理的位置。
圖1:邊緣計算中潛在的攻擊窗口（圖源：邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）
在實際應(yīng)用中，圍繞邊緣計算的安全問題多且復(fù)雜。InfoQ最近的一份報告發(fā)現(xiàn)，邊緣計算將面臨五個基本的安全問題：
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)過身份驗證，并遵守隱私政策。根據(jù)IDC預(yù)測，到2025年，將有414億臺物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，要在無限增長的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上實施統(tǒng)一的隱私政策這將是一個巨大的挑戰(zhàn)。
三是物理安全。邊緣內(nèi)的移動設(shè)備相對數(shù)據(jù)中心更容易被竊取或以其他方式被進行物理操作。比如，邊緣安全漏洞可以讓黑客很容易進入到網(wǎng)絡(luò)的核心。尤其是一些邊緣設(shè)備在進行徹底的測試之前就被匆忙推向市場，采用的技術(shù)沒有充分考慮蘊含的安全風(fēng)險。
四是安全邊界問題。隨著時間的推移，設(shè)備最終可能會超出邊緣計算的邊界，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。
如何讓邊緣計算更安全？
現(xiàn)在，邊緣計算已經(jīng)成為數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的重要匯聚節(jié)點，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，邊緣計算安全主要遵守六個基本規(guī)則：
一是使用訪問控制和監(jiān)視來增強邊緣的物理安全。
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)用最高級別的網(wǎng)絡(luò)安全。
五是將邊緣作為IT運營中公共云的一部分。
六是要監(jiān)視并記錄所有邊緣活動，特別是與操作和配置相關(guān)的活動。
目前，邊緣計算的安全方案大多集中在邊緣計算終端安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測防御等三個方面。這其中的很多方案屬于被動安全，主動防御方案相對較少。現(xiàn)在，大量的邊緣智能部署在無人值守的設(shè)備上，必須強化自身的安全防護能力。
在邊緣計算終端安全方面，邊緣計算網(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)點或邊緣計算終端提供安全可用的數(shù)據(jù)。
在邊緣計算數(shù)據(jù)安全方面，邊緣計算網(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，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化敏感數(shù)據(jù)在存儲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。
在邊緣計算網(wǎng)絡(luò)攻擊檢測防御方面，面向邊緣計算的多層次網(wǎng)絡(luò)安全感知框架逐漸浮出水面，它對邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中大型異構(gòu)計算和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)威脅的識別要素和準(zhǔn)則進行了定義，有助于管理人員做出合理的防御決策。
在邊緣計算產(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，這是一個大而全的框架，實際部署中并非所有的應(yīng)用場景都會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：邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟)
可擴展的邊緣安全方案
邊緣智能與中心化平臺相比，數(shù)量大、部署分散，進一步增加了安全防護的難度。因此，邊緣智能需要引入完整的主動防御機制，確保海量邊緣設(shè)備能夠有效識別攻擊者的硬件篡改和惡意代碼注入，進行安全告警。
NXP Semiconductors（恩智浦）的EdgeVerse平臺是一個功能全面的邊緣計算和安全平臺，包含業(yè)界領(lǐng)先的可擴展嵌入式處理、安全、軟件和行業(yè)解決方案。EdgeLock? 是NXP專門針對邊緣計算推出的安全平臺，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)點充分的完整性、真實性和隱私性，從邊緣到網(wǎng)關(guān)再到云，均提供了可靠的安全性保障。
EdgeLock? 平臺中的安全功能涉及安全啟動信任錨、片上加密、可即時配置的安全解決方案、設(shè)備雙向驗證、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主要類型。以i.MX 8M Plus應(yīng)用處理器為例，它是NXP邊緣計算EdgeVerse方案中的重要一員，也是首個集成了專用神經(jīng)處理單元（NPU）的i.MX系列產(chǎn)品，在邊緣端可以實現(xiàn)高性能的機器學(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、采用RSA和橢圓曲線算法的公共密鑰加密，為邊緣節(jié)點的安全提供了保障。
圖3:i.MX 8M Plus應(yīng)用處理器中的安全特性（圖源：NXP）
NXP邊緣計算EdgeVerse平臺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。
圖4:恩智浦EdgeLock? SE050功能框圖（圖源：NXP）
總之。邊緣計算的優(yōu)勢是毋庸置疑的，因設(shè)備分布廣，數(shù)據(jù)量特別巨大，它的安全防護問題乃是重中之重。保護邊緣是一個復(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。這樣的努力正在進行中，且正在加速。
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