全球知名半導體公司英特爾(Intel)在2018年爆出CPU硬體設計缺陷，隱含著熔毀(Meltdown)和幽靈(Spectre)漏洞，駭客利用CPU推測執行機制來發動旁路攻擊(Side-Channel Attacks)，取得系統權限竊盜記憶體的資料，例如密碼與金鑰等，IBM、ARM的CPU也被揭露出這兩項漏洞，影響範圍幾乎遍及所有大型、小型電腦和行動裝置等。
不只如此，2020年有資安團隊指出，高通(Qualcomm)DSP晶片、聯發科晶片也暗藏漏洞，駭客除了竊取手機內資料外，同時能植入間諜程式和掌控裝置來發動DDoS攻擊等，種種事實顯示駭客攻擊對象已從軟體，擴大朝向硬體裝置。
Arm主任應用工程師張維良(圖1)指出，近年駭客利用旁路攻擊的次數逐漸加，主要原因是攻擊成本越來越低且容易發動，駭客只要實體性靠近攻擊目標，採取監視和測量在加密操作期間的物理變化如功率發射、磁場或操作的時間，透過洩漏的殘留數據揭露機密密鑰，便能入侵裝置來取得控制權。
圖1 Arm主任應用工程師張維良表示，PSA提供硬體設計和部署安全設備的流程，對5G硬體的安全防護非常重要
尤其，隨著5G服務開展，越來越多聯網裝置充斥在不同應用場域，且5G頻寬比4G增加了10倍以上，同時連接裝置數更多，若一台裝置韌體遭惡意程式感染，牽一髮而動全身，影響整個場域的運作，不僅造成企業財務損失，甚至影響人身安全。張維良表示，在5G時代大量設備連接到網路，也可執行無線更新，駭客通常利用基於共用對稱密鑰的韌體更新機制，透過單一設備入侵就能擴及大量設備。
另一方面，台灣身為全球ICT大國，從上游的晶片設計、研發，中游的代工生產、設備製造，到下游的軟體開發、產品服務與系統整合等皆參與在內，在全球5G供應鏈具有舉足輕重的地位。為了提高5G晶片安全性與穩定性，從晶片設計到裝置生產過程都需要遵守資安規範，以及落實供應鏈各個階段的資安控管，IBM資安防禦協理謝明君(圖2)表示，5G資安概念是從上而下的供應鏈防護，晶片設計和製造所隱藏的資安漏洞，環環相扣影響後端硬體設備和用戶資安問題。
圖2 IBM資安防禦協理謝明君認為，5G資安是由上而下的供應鏈防護，每個階段都環環相扣
導入PSA/SESIP打造安全硬體開發平台
晶片設計是5G供應鏈最上游的一環，晶片除了嵌入在電腦裝置外，還包括行動設備、IoT裝置或移動機器人等，擁有聯網功能的裝置都無所不包，影響範圍層面最廣，張維良指出，晶片設計與開發需要經驗豐富的人員，以及擁有系統級別的資安知識。
對此，開發者在設計晶片階段就需要全面檢測可能存在的資安風險。Arm根據軟體發展安全流程(Security Development LifeCycle, SDL)的過程進行開發，來減少安全問題並解決有漏洞的專案和工程流程，共有7步驟包括：分析設計資產、資料流、介面和攻擊面；識別適用的威脅和攻擊；識別設計中的漏洞；了解攻擊者概況，評估風險和優先等級；創建安全目標(Security Objectives, SO)；創建涵蓋安全目標的安全功能要求(Security Functional Requirement, SFR)；評估剩餘風險等。
除了利用開發流程檢視晶片設計的安全漏洞外，現今全球在晶片設計方面仍未有統一、完整的資安規範，不同區域、國家都各自擁有自己的規範，造成產品開發人員為了符合當地資安規範，花費大量時間成本來認證，影響產品進入市場的時程。
為了減少資安認證流程的時間，Arm在2017年建立了「平台安全架構(Platform Security Architecture, PSA)」，以系統觀點來提供防護，分別從分析(Analyze)、架構(Architect)、實施(Implement)和裝置(Certify)等4個階段來認證，同時支援3個層級的強韌性與安全保證，從等級1到等級3依序是：基本安全規範，預設密碼不共享；JTAG Debug，抵擋軟體攻擊和較輕微的硬體攻擊；需要保護共享的私鑰，防禦各種軟體和硬體攻擊。張維良表示，PSA提供了設計和部署安全設備的方法流程，從應用場景來分析威脅，確認系統的資產和可能出現的攻擊型態，同時提供採用安全設計的開放式硬體和韌體系統結構規範等，客戶能夠依照需求和應用在這一整套架構，來選擇合適的認證內容，對5G世界安全防護非常重要。
不僅如此，安全數位服務和設備標準組織全球平台(GlobalPlatform)也提供了SESIP認證，來評估IoT開發平台與設備安全性，涵蓋了若干與IoT產品開發相關的規範與法規要求，依攻擊強度建立了5個層次認證。恩智浦半導體(NXP)資深副總裁暨邊緣處理事業部總經理Ron Martino表示(圖3)PSA與SESIP認證可落實能夠隔離的安全執行環境，把機密資料與用戶應用分離，來保護機密資產資料。
圖3 NXP資深副總裁暨邊緣處理事業部總經理Ron Martino表示，5G將帶動聯網設備增長，硬體/晶片協助資安隱患至關重要
分離晶片敏感與系統資料減少資安風險
由於晶片都是大量生產，應用在不同且大量的產品裝置上，駭客一旦破解了嵌入在晶片韌體內的密鑰程式碼或是敏感資料，駭客便容易取得控制權植入惡意程式，任意控制裝置或成為僵屍裝置發動DDoS攻擊。
為了防範晶片資料被破解，謝明君指出在設計晶片階段便應自主進行的資安檢測包括：讓機密資料無法透過逆向工程(Reverse Engineering)手法來輕易破解；利用應用行為分析演練(Apply Behavioral Analysis Practices)，了解是否出現容易連帶取得其他機密資料的行為，例如將所有密碼都預設放入Arm架構裡面；以及雇用駭客(Hire a Hacker)來發現晶片設計瑕疵的問題。
除此之外，Arm開發Arm TrustZone功能，提供了硬體強制方案來隔離裝置的機密資料，除了把存放晶片內的機密資料與其他系統的資料隔離外，也賦予晶片提供隔離可信來源和不可信來源的能力，並且為機密程度較高的程式碼，建構了安全的處理環境，減少資安風險。
張維良強調，若將機密資料長期儲存在非揮發性的記憶體裡面，建議加密硬體唯一密鑰，把資料綁定在特定裝置，防止嘗試複製資料並將其提取到其他裝置。
隨著5G和IoT應用在未來不斷湧現，5G時代預期會帶動聯網設備數量增長，從硬體/晶片來協助降低資訊安全的隱患至關重要。