我希望可以从一些有信誉的来源获得最佳实践。缺乏这一点，我将其发布为建议，并欢迎对此提出任何意见。

嵌入式设备中安全密钥存储的方法取决于威胁场景。

威胁场景 1： 远程攻击和物理攻击。

威胁场景2： 只有远程攻击。

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两种情况下的最佳解决方案

• 具有内置加密处理器和安全密钥存储的单芯片 MCU，例如 PUF-RAM 或只能由专用加密处理器访问的防篡改只写闪存。
• 从片外加载的任何固件都必须经过签名。
• 理想情况下没有外部 RAM。
• 使用 MPU 将加密功能的访问限制在固件的特权部分。
• 如果需要防御物理攻击，请熔断 JTAG 调试保险丝

次优解决方案，仅方案 1

• 单片机，外接安全芯片。
• 与外部安全芯片的所有通信都使用设备专用密钥进行加密。
• 从片外加载的任何固件都必须经过签名。
• 理想情况下没有外部 RAM。
• 使用 MPU 将加密功能的访问限制在固件的特权部分。
• 与外部安全芯片进行加密通信的密钥存储在片上闪存中。
• 熔断 JTAG 调试保险丝。

缺点：实现最复杂，实现中的任何错误都可能危及安全性。由于额外的加密，性能可能会受到影响。

次优解决方案，仅方案 2

• 单片机，外接安全芯片。
• 任何远程加载的固件都必须经过签名。
• 使用 MPU 将加密功能的访问限制在固件的特权部分。
• 无需禁用 JTAG。大大简化了维护工作。

缺点：没有针对物理访问的防御。外部安全芯片的未加密接口对物理攻击敞开大门

第三好的解决方案，两种场景

• 单片机。
• 从片外加载的所有固件都必须经过签名。
• 使用 MPU 将加密功能的访问限制在固件的特权部分。
• 私钥存储在片上闪存中。
• 如果需要防御物理攻击，请熔断 JTAG 调试保险丝。
• 如果需要防御物理攻击，理想情况下不需要外部 RAM。

缺点：成功的攻击会产生明文密钥，而不是间接访问密钥。

优点：随着安全标准的发展，能够通过固件更新添加对新加密算法的支持。

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解释

抵御远程攻击的两道防线

在上述所有四种解决方案中，针对远程攻击的两条防线都是相同的。

1. 无错误的单片主固件。仅当固件中存在错误时，才有可能进行远程攻击。
2. 主固件的无漏洞特权部分。即使固件的主要部分由于错误而受到损害，MPU 也会为固件的特权部分和私钥提供部分第二层保护。

无论硬件解决方案如何，这都是您必须关注的安全重点。

外部安全芯片

具有内置安全密钥存储和加密处理器的专用设备，能够执行所有必需的 ECC、RSA 和 AES 功能。通常使用 I2C 或 SPI 连接到您的 MCU

不能说这些确实增加了针对攻击的任何额外防线。更好的描述是说它们改变了成功攻击的结果。如果没有安全芯片，成功的攻击会产生明文密钥。使用安全芯片，成功的攻击会产生间接访问以使用密钥。后者是一个破坏性较小的结果。

但是问问有线电视行业他们对这种保护的看法。通过通过互联网间接访问密钥，间接访问密钥足以应对广泛的有线电视盗版。

安全芯片也有一个明显的缺点：它们暴露了一个易于访问的硬件接口来使用密钥，实际上使物理攻击变得非常容易。例外的是支持与 MCU 进行加密通信的外部安全芯片，即使通过该加密接口也不允许读取私钥。但这会在 MCU 中产生一个新的密钥存储问题。

MCU 内部硬件加密处理器和受保护的密钥存储

提供与外部安全芯片相同的优势，但没有物理攻击弱点或性能问题。

物理攻击向量及其防御

从最简单到最难的攻击向量排名。

1. 外部安全芯片的串行接口。
   • 请改用 MCU 内部加密处理器和密钥存储。
   • 使用带有加密接口和设备唯一加密密钥的外部安全芯片。
   • 不使用安全芯片，直接将私钥存储在 MCU 内部闪存中。
2. JTAG 调试接口。
   • 熔断 JTAG 保险丝。
3. 外部引导闪存。
   • 验证加载固件的签名或哈希。
4. 外部 RAM。
   • 仅使用内部 RAM。
5. 硅探测。
   • 防篡改硬件。
   • PUF-RAM。