2. 安全基础

在硬件信任根与 OTP eFuse 工程中，安全不是单一功能，而是一组可验证的属性集合。CIA 三要素（机密性、完整性、可用性）是经典起点，但在芯片与设备场景中，还必须补充真实性与不可否认性，才能覆盖密钥注入、固件启动、身份认证、安全审计等关键环节。理解这些属性，是后续设计 eFuse 映射、密钥生命周期与信任边界的前提。

2.1 五个核心安全属性

机密性（Confidentiality）：确保信息只被授权主体读取。在硬件中，机密性通常依赖加密引擎、密钥存储与访问控制。OTP eFuse 中烧录的根密钥、设备私钥、对称密钥，一旦泄露即不可更换，因此机密性要求最高。

完整性（Integrity）：确保数据或代码未被未授权修改。硬件完整性常通过哈希、MAC、数字签名、CRC 以及 eFuse 中的配置位实现。例如，安全启动会校验固件签名，eFuse 中的生命周期位可防止回滚。

真实性（Authenticity）：确认通信对端或代码来源真实可信。真实性依赖身份认证与签名验证，通常与完整性联合使用。设备身份由 eFuse 中唯一 ID 与证书链共同保证。

可用性（Availability）：确保授权用户能按需访问资源。安全机制不能因过度防护导致设备无法启动或服务中断。例如，eFuse 烧录错误可能导致芯片永久失效，因此需设计冗余与恢复策略。

不可否认性（Non-repudiation）：确保行为发生后无法抵赖。在硬件中，通常通过安全日志、单调计数器、签名审计记录实现。eFuse 的一次性写入特性天然适合记录不可篡改的事件。

2.2 威胁模型：从攻击者视角看系统

威胁模型是对“谁、用什么方法、攻击什么资产、造成什么后果”的结构化描述。在硬件信任根场景中，常见威胁包括：

• 物理攻击：探针、聚焦离子束、侧信道功耗分析、故障注入，直接读取或篡改 eFuse 内容。
• 供应链攻击：在制造、测试、封装环节植入恶意逻辑或替换密钥。
• 固件攻击：篡改启动镜像、降级版本、绕过签名校验。
• 协议攻击：重放、中间人、伪造身份，破坏真实性与不可否认性。
• 拒绝服务：耗尽资源或触发永久锁定，破坏可用性。

威胁模型不是一次性文档，而应随产品阶段迭代。早期关注资产识别与攻击面，中期关注缓解措施，后期关注残余风险与监控。

2.3 攻击面与信任边界

攻击面是攻击者可能利用的所有入口集合，包括物理接口、调试端口、通信总线、固件更新通道、eFuse 编程接口等。攻击面越大，防护成本越高。

信任边界是系统中“可信”与“不可信”区域的分界线。跨越信任边界的数据必须经过验证。例如，应用处理器通常不可信，而安全子系统（如 TEE、HSM、信任根）位于边界内。eFuse 控制器与密钥存储属于最高信任层级。

2.4 案例：安全启动中的属性映射

以安全启动为例，五个属性如何落地：

阶段	安全属性	硬件机制	eFuse 参与
上电复位	完整性	ROM 校验 BootROM 哈希	存储根公钥哈希
固件加载	真实性	签名验证（ECDSA/RSA）	存储根公钥或证书哈希
密钥派生	机密性	密钥派生引擎 / TRNG	存储设备根密钥
版本控制	完整性 / 不可否认性	单调计数器	存储版本号与回滚位
异常恢复	可用性	看门狗 / 恢复模式	存储恢复配置位

2.5 常见误区与复盘

• 误区一：只关注机密性。 加密了密钥，但未校验固件完整性，攻击者仍可篡改启动流程。
• 误区二：信任边界模糊。 将调试接口与安全子系统放在同一信任域，导致攻击面扩大。
• 误区三：忽略可用性。 eFuse 烧录策略过于激进，一次误写导致芯片永久变砖。
• 误区四：威胁模型静态化。 产品迭代后未更新攻击面，遗留调试后门或旧协议。

2.6 工程落地检查清单

1. 资产清单：密钥、固件、身份、日志、配置位
2. 威胁建模：STRIDE 或攻击树，覆盖物理/供应链/固件/协议
3. 信任边界：明确可信区、不可信区、边界检查点
4. 属性映射：CIA + 真实性 + 不可否认性逐项对应机制
5. eFuse 规划：分区、冗余、锁定策略、生命周期位
6. 验证计划：渗透测试、侧信道评估、故障注入、回滚测试
7. 监控响应：安全日志、单调计数器、异常告警与恢复流程