容器化 Linux:物聯網安全性的秘密

September 20, 2018 Brandon Lewis

許多軟體開發團隊傾向於採用常見 Linux 流通版本作為基礎來設計工業系統,甚至是在內部開發自己的 Linux 版本。從安全性的角度來看,並不建議每次都這麼做,因為實施正式安全性開發所需的努力成本高昂且曠日廢時,偏離了提供增值工業產品的目標。

雖然開放原始碼 Linux 社群不斷地修正錯誤和提供安全性修補程式,但隨著時間經過以及內部程式碼庫逐漸偏離社群基準,這道安全網對開發團隊而言可能會減弱。在工業級嵌入式裝置的整個部署週期中,軟體開發團隊將必須承擔資安責任,對象不僅是其核心 Linux 流通版本,還包括數量及複雜度日益增長的應用程式程式碼。

組織必須判斷開放原始碼 Linux 型開發環境的彈性與靈活度,是否值得他們投注隨之而來所需的心力,在整個產品生命週期維護安全程式碼庫。

安全軟體的價值與成本

目前有超過 500 個有效漏洞會影響 Linux 核心,影響範圍從溢位與旁路到記憶體及隱私權錯誤。

支持安全 Linux 流通版本的其中一項主要缺點,是安全性難以轉化為利潤,在客戶眼中沒有增加太多價值。安全性現在被視為理應提供,只有被突破時才會引起注意。

但是從安全軟體開發週期 (SDLC) 的角度來看,其中有著許多備受矚目的考量。這些考量包括在  SDLC 的評估、架構、設計、實施和部署階段採用最佳做法,以及在現場將軟體部署於物聯網裝置很久以後,仍要進行監控和維護的規定。

驅動這些實務的是處理技術、營運和週期需求的策略(1)。這些需求包括大量軟體如何與底下的矽元素互動、要使用哪些開發與測試工具及如何使用、整合第三方服務的方式、加密網路連線能力,以及裝置管理與更新程序。

圖1. 安全軟體開發週期 (SDLC) 需有滿足程式碼之技術功能穩定性,以及整個產品生命週期之操作用途的程序。(資料來源:Wind River

此外,鑒於物聯網裝置的性質,監控 MITRE 安全性資料庫所列常見漏洞與暴露 (CVE) 之威脅的機制必須到位,才能在出現新威脅時保護現場的裝置。這需要開發團隊具備足夠靈活度,才能迅速識別弱點、通知用戶端,以及無線 (OTA) 提供安全性修補程式及錯誤修正,防範損害於未然。

這樣的基礎結構不僅建置並付諸實行的成本所費不貲,而且可能需時數年才能適當精簡。

結合開放原始碼彈性與工業級安全性

有個替代方案是與已具備安全 SDLC 及實務的廠商合作。例如,Wind River Linux 是以 Yocto Project 工具及程序為基礎的容器化 Linux 流通版本,不僅可為軟體工程師提供開放原始碼環境的靈活性,而且還有商務級錯誤與弱點修正的支援(2)。

圖2. Wind River Linux 採用容器型架構,可安全地隔離軟體元件、簡化應用程式整合,並可進行目標式應用程式更新。(資料來源:Wind River

Wind River Linux 的安全性與靈活度源自於其容器架構,可隔離重要軟體元件(例如 Linux 核心及使用者空間程式庫)與要部署於工業裝置的應用程式。此架構也會將這類容器中的應用程式彼此隔離,有效地隔離可能在任何應用程式中產生的弱點,避免影響其他敏感程式碼或資源。

此架構不僅有助於整合來自Red Hat 或 Ubuntu 等其他熱門 Linux 流通版本的應用程式,而且還分隔軟體元件並減少相依性,讓程式碼庫升級和管理更輕鬆。

作業系統提供各種來自傳統 Wind River Linux 的精選套件和中介軟體,包括適用於特定市場之安全性、虛擬化及電信業者級功能的設定檔。作業系統的開發採用了Wind River 的安全性架構,而此架構運用了 Intel® 處理器提供的安全功能,例如 Intel® 受信任執行技術(Intel® TXT)、安全開機,以及採用 Intel® 進階加密標準新增指令 (Intel® AES-NI) 之加密演算法的硬體加速。

然而,對於工業組織和開發人員來說,Wind River Linux 的主要優勢是當作周全的軟體基礎結構平台。與其建立並維護自己的流通版本,客戶可改為在特定硬體目標上使用認證二進位映像,並交由 Wind River 和 OEM 進行維護。

作為此維護的一部分,Wind River 會監控安全性資料庫(例如 MITRE)是否有可能會影響軟體元件的弱點,並且還會發布修補程式,供使用者直接從線上支援系統存放庫下載。下載後即可將這些修補程式安裝在任何適用的作業系統容器上。

在開放原始碼彈性與商務級安全性之間抉擇,或者魚與熊掌兼得?

隨著工業物聯網技術的市場持續成熟,工程設計的價值逐漸地從系統下的基礎結構轉移至應用程式層級。

Wind River Linux 將此概念提升至下一個層次,整合商務級安全流通版本和認證硬體平台,讓工程設計團隊能在熟悉的開放原始碼環境中專心開發應用程式。合併解決方案可作為含維護的單一物料清單 (BOM) 項目。

Wind River 的研究顯示,商務 Linux 解決方案最多可為工業組織節省百分之 53 的總持有成本 (TCO),影響層面包括物聯網產品生命週期期間之安全 Linux 流通版本的開發、部署和維護,更不用說還有安全性入侵的可能影響。

如需 Wind River Linux 如何讓軟體工程設計組織更加靈活的詳細資訊,請觀賞「Providing Secure IoT Platforms at the Edge」網路研討會。

作者簡介

Brandon Lewis

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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