設計安全的物聯網設備(基於ARM安全架構和Cortex-M33)/網路空間安全技術叢書

作者：(英)特雷弗·馬丁|責編:趙亮宇|譯者:張志陽//竇麗娟
出版社：機械工業
ISBN：9787111812661

出版日期：2026/10/01
裝幀：平裝
頁數：357

人民幣：RMB 139 元售價：元

內容大鋼

    微控制器自誕生之初，就被設計為具備CPU、存儲器與外設的功能性器件，可通過編程完成各類任務。隨著聯網設備與物聯網（IoT）不斷發展，傳統普通微控制器已不再適用——它們缺少構建安全且功能完備設備所需的諸多特性。ARM推出的Armv8-M架構打造出了滿足當下物聯網場景需求的處理器系列。
    本書講解如何依托Cortex-M33處理器與TrustZone安全外設，基於ARM平台安全架構（PSA）設計並部署安全物聯網設備。全書分為三部分：第一部分介紹Cortex-M33的架構設計以及包括TrustZone在內的主要處理器外設；第二部分為微控制器系統開發者講解現代密碼學基礎知識；第三部分介紹PSA安全模型與可信固件，用於打造可抵禦網路攻擊與軟體攻擊的物聯網設備。
    本書中的示例代碼可移植到基於Cortex-M33的微控制器，練習可在Keil MDK-ARM社區版開發套件與NXP LPC55S69微控制器上運行。
    通逆本書，你將了解：
    如何基於Correx-M33內核微控制器設計安全軟體與安全通信。
    如何依據CERT-C編碼規範編寫安全代碼，最大限度地減少安全漏洞。
    如何基於mbbedTLS密碼庫實現現代商用加密演算法與安全加密機制。
    TrustZone安全外設、PSA安全模型與可信固件。
    PSA認證相關法規要求，以及如何完成認證。

作者介紹

(英)特雷弗·馬丁|責編:趙亮宇|譯者:張志陽//竇麗娟

譯者序
序言
第1章  概述
  1.1  ARM平台安全架構
  1.2  假設
  1.3  本書結構
  1.4  教程練習
  1.5  重要提示
第2章  ARM平台安全架構
  2.1  概述
  2.2  分析
    2.2.1  通信攻擊
    2.2.2  軟體攻擊
    2.2.3  設備篡改
    2.2.4  生命周期攻擊
    2.2.5  應用威脅模型
  2.3  架構
  2.4  實施
    2.4.1  安全啟動和輔助安全特性
    2.4.2  二級引導載入程序
    2.4.3  分區
    2.4.4  可信固件
    2.4.5  mbedTLS和mbedCrypto
    2.4.6  軟體組件
  2.5  認證
    2.5.1  PSA Certified一級認證
    2.5.2  PSA Certified二級認證
    2.5.3  PSA Certified三級認證
  2.6  總結
第3章  開發工具與設備平台
  3.1  概述
  3.2  硬體
  3.3  軟體
    3.3.1  社區版許可
    3.3.2  教程練習
    3.3.3  練習：測試項目
  3.4  安裝社區版許可（待辦）
    3.4.1  設備支持
    3.4.2  其他工具
    3.4.3  CMSIS WiFi驅動
  3.5  總結
第4章  密碼學基礎
  4.1  概述
  4.2  mbedTLS
  4.3  信息保障
  4.4  安全服務
  4.5  加密演算法
    4.5.1  對稱加密演算法
    4.5.2  流加密演算法
    4.5.3  ARC4練習

    4.5.4  分組加密演算法
    4.5.5  DES
    4.5.6  2DES
    4.5.7  3DES
    4.5.8  DES-X
    4.5.9  練習：DES和3DES演算法
    4.5.10  高級加密標準
    4.5.11  練習：AES
  4.6  流式分組加密演算法
    4.6.1  鏈接模式
    4.6.2  練習：鏈接模式
    4.6.3  加密演算法抽象層
    4.6.4  練習：加密抽象層
  4.7  哈希函數
    4.7.1  MD
    4.7.2  安全哈希演算法
    4.7.3  鹽
    4.7.4  練習：SHA-2哈希演算法
    4.7.5  消息認證碼
    4.7.6  基於哈希的消息認證碼
    4.7.7  哈希抽象層
    4.7.8  練習：哈希和消息認證碼抽
　　　象層
  4.8  認證加密
    4.8.1  帶關聯數據的認證加密
    4.8.2  練習：在mbedTLS中使用
　　　AEAD
  4.9  隨機數
    4.9.1  熵
    4.9.2  隨機數生成器
    4.9.3  真隨機數生成器
    4.9.4  熵池
    4.9.5  確定隨機比特流生成器
    4.9.6  隨機性測試
    4.9.7  練習：隨機數生成器
  4.10  密鑰管理
    4.10.1  創建密鑰
    4.10.2  存儲密鑰
    4.10.3  密鑰使用
    4.10.4  密鑰派生函數
    4.10.5  練習：密鑰派生函數
  4.11  總結
第5章  密碼學之安全通信
  5.1  概述
  5.2  非對稱加密演算法
    5.2.1  RSA
    5.2.2  練習：RSA小數
    5.2.3  可延展性
    5.2.4  練習：RSA可延展性
    5.2.5  RSA填充

    5.2.6  練習：mbedTLS RSA密鑰
　　　生成和加/解密
    5.2.7  RSA存在的問題
    5.2.8  DH密鑰協商系統
    5.2.9  練習：DH小數字
    5.2.10  練習：DH密鑰協商協議
  5.3  橢圓曲線密碼學
    5.3.1  加法
    5.3.2  二倍點
    5.3.3  群元素
    5.3.4  練習：橢圓曲線迪菲-赫爾
　　　曼密鑰交換
  5.4  消息簽名
    5.4.1  RSA簽名
    5.4.2  練習：RSA簽名
    5.4.3  橢圓曲線數字簽名演算法
    5.4.4  練習：橢圓曲線數字簽名
  5.5  使用非對稱加密演算法
  5.6  中間人攻擊
  5.7  公鑰基礎設施
    5.8　X.50  9證書
  5.9  證書驗證
  5.10  證書生命周期
  5.11  證書吊銷列表
  5.12  證書編碼
  5.13  證書頒發機構的選擇
  5.14  證書鏈
    5.15　練習：創建X.50  9證書
    5.15.1  證書頒發機構
    5.15.2  伺服器證書
    5.15.3  設備證書
    5.15.4  證書和密鑰存儲
      5.15.5　練習：解析X.50  9證書
　　　　和密鑰
  5.16  把它們用起來
  5.17  練習：TLS伺服器身份驗證
    5.17.1  伺服器和客戶端身份驗證
    5.17.2  練習：TLS伺服器和客戶
　　　　端身份驗證
  5.18  總結
第6章  物聯網網路協議和數據
　　　　　格式
  6.1  概述
  6.2  MQTT
    6.2.1  MQTT架構
    6.2.2  消息主題
    6.2.3  主題訂閱
    6.2.4  服務質量
    6.2.5  保留主題
    6.2.6  心跳

    6.2.7  遺囑信息
    6.2.8  MQTT方法
    6.2.9  練習：在PC上運行MQTT
　　　代理和客戶端
    6.2.10  練習：嵌入式MQTT客
　　　　戶端
    6.2.11  保留消息
    6.2.12  連接對象
    6.2.13  保活周期
    6.2.14  遺囑消息
    6.2.15  練習：TLS加密
  6.3  數據格式
    6.3.1  JSON格式
    6.3.2  JSON對象
    6.3.3  練習：JSON編碼
    6.3.4  JSON數組
    6.3.5  嵌套的JSON對象
    6.3.6  簡明二進位對象表示
    6.3.7  整數編碼
    6.3.8  練習：CBOR編碼
    6.3.9  位元組字元串和文本字元串
    6.3.10  數據項數組
    6.3.11  映射數組
    6.3.12  變長的數組、字元串和
　　　　映射
    6.3.13  語義標籤
  6.4  總結
第7章  使用物聯網雲服務
  7.1  概述
  7.2  AWS賬戶
  7.3  AWS IoT
  7.4  連接設備
  7.5  創建連接策略
  7.6  添加DynamoDB資料庫
  7.7  操作規則
  7.8  物聯網分析服務
  7.9  日誌
  7.10  Lambda
  7.11  設備服務
  7.12  總結
第8章  軟體攻擊和威脅建模
  8.1  概述
  8.2  常見的安全漏洞
    8.2.1  緩衝區溢出攻擊
    8.2.2  練習：緩衝區溢出
    8.2.3  棧溢出攻擊
    8.2.4  練習：棧溢出
    8.2.5  面向返回的編程攻擊
    8.2.6  整數漏洞
    8.2.7  訪問內存

  8.3  風險緩解
    8.3.1  開發流程
    8.3.2  實施
    8.3.3  驗證
    8.3.4  IEEE十大安全編碼實踐
  8.4  威脅建模
    8.4.1  從何處入手
    8.4.2  威脅建模流程
    8.4.3  威脅建模技術
    8.4.4  威脅和漏洞記錄
    8.4.5  威脅和漏洞評級
    8.4.6  威脅模型示例
  8.5  總結
第9章  基於PSA安全模型構建
　　　　防禦體系
  9.1  概述
  9.2  軟體架構
  9.3  時間屏障
  9.4  運行時隔離
    9.4.1  安全單元
    9.4.2  可信平台模塊
    9.4.3  雙核微控制器
    9.4.4  可信執行環境
  9.5  PSA執行環境
    9.5.1  不可變信任根
    9.5.2  執行環境驗證
    9.5.3  啟動種子
    9.5.4  可更新信任根
  9.6  運行時分區
    9.6.1  非安全處理環境
    9.6.2  安全處理環境
    9.6.3  安全分區管理器
  9.7  安全服務
    9.7.1  PSA信任根服務
    9.7.2  應用信任根服務
    9.7.3  可信子系統
  9.8  安全啟動
  9.9  PSA參數
  9.10  生命周期
  9.11  設備要求
  9.12  總結
第10章  基於TrustZone的設備
　　　　分區
  10.1  概述
  10.2  TrustZone安全擴展
  10.3  編程模型
  10.4  TrustZone運行機制
    10.4.1  SAU和IDAU
    10.4.2  SAU寄存器
  10.5  TrustZone配置

    10.5.1  CMSIS啟動文件
    10.5.2  安全跳板函數
    10.5.3  練習：TrustZone配置
  10.6  TrustZone中斷處理
    10.6.1  異常向量表
    10.6.2  定位非安全向量表
    10.6.3  安全/非安全外設中斷路由
    10.6.4  練習：TrustZone中斷路由
  10.7  TrustZone系統控制塊
  10.8  SysTick
  10.9  練習：TrustZone SysTick支持
  10.10  在TrustZone上使用RTOS
    10.10.1  多線程訪問安全函數
    10.10.2  CMSIS Core TrustZone
　　　　函數
    10.10.3  練習：在TrustZone上使用
　　　　RTOS
  10.11  MPU
    10.11.1  MPU的內存類型
    10.11.2  MPU的配置
    10.11.3  區域編號寄存器
    10.11.4  基址寄存器
    10.11.5  內存屬性間接寄存器
    10.11.6  練習：MPU
  10.12  CMSIS-Zone
    10.12.1  CMSIS-Zone工具
    10.12.2  練習：使用CMSIS-Zone
　　　　工具
  10.13  總結
第11章  參考物聯網微控制器
　　　　NXP LPC55S
  11.1  概述
  11.2  可信執行環境
    11.2.1  安全匯流排矩陣
    11.2.2  可信執行環境配置
    11.2.3  示例：可信執行環境
  11.3  安全架構
    11.3.1  概述
    11.3.2  受保護的Flash
    11.3.3  密鑰存儲
    11.3.4  練習：使用PUF進行密鑰
　　　　存儲
    11.3.5  安全啟動
    11.3.6  單調計數器
    11.3.7  練習：安全啟動
    11.3.8  認證調試
    11.3.9  生命周期
  11.4  硬體加速器
    11.4.1  非對稱加密
    11.4.2  練習：CASPER原語

    11.4.3  對稱加密演算法
    11.4.4  練習：HashCrypt
    11.4.5  可執行鏡像加密
    11.4.6  練習：鏡像加密
    11.4.7  安全外設
  11.5  總結
第12章  可信固件
  12.1  概述
  12.2  安裝
  12.3  練習：TF-M啟動和測試
  12.4  TF-M軟體設計
    12.4.1  客戶端數據
    12.4.2  SPE結構
    12.4.3  安全分區管理器
    12.4.4  練習：安全分區manifest
    12.4.5  SPE中斷處理
    12.4.6  通信模型選擇
    12.4.7  安全分區運行時庫
    12.4.8  TF-M配置
    12.4.9  TF-M平台
    12.4.10  熵源
    12.4.11  練習：熵
    12.4.12  安全分區啟動
    12.4.13  棧密封
  12.5  總結
第13章  可信固件安全服務
  13.1  概述
  13.2  非安全客戶端
    13.2.1  配置
    13.2.2  TF-M客戶端操作
  13.3  安全服務
    13.3.1  安全存儲服務
    13.3.2  密碼學服務
    13.3.3  認證
    13.3.4  審計
    13.3.5  生命周期
    13.3.6  安全配置
  13.4  總結
第14章  PSA安全引導程序
  14.1  概述
  14.2  可更新引導載入程序
  14.3  升級策略
  14.4  固件更新服務
  14.5  鏡像封裝
  14.6  鏡像簽名
    14.6.1  安全計數器
    14.6.2  引導程序簽名密鑰
    14.6.3  練習：首個BL2項目
  14.7  BL2配置
  14.8  更新引導載入程序密鑰

  14.9  練習：引導載入程序密鑰
  14.10  使用硬體密鑰引導
  14.11  鏡像加密
  14.12  度量啟動
  14.13  總結
參考文獻

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