當你提及物聯(lián)網(wǎng)，安全是每個人都十分關注的話題。與互聯(lián)網(wǎng)不同的是，物聯(lián)網(wǎng)是物與物之間的連接，這種連接之間的安全僅僅靠通信協(xié)議之間的加密是不夠的，分布在各個物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點內的硬件“大腦”也必須保證具有一定的安全功能，才能免于被入侵。為了解決這一重大安全問題，ARM在最近的ARM年度技術日上發(fā)布了全新架構ARM Cortex-M23/33。將ARM一直引以為豪的曾經(jīng)應用在A系列架構上的安全技術TrustZone嵌入到了新品的設計之中。

左：ARM應用市場事業(yè)部總經(jīng)理Noel Hurley；右：ARM全球營銷和戰(zhàn)略聯(lián)盟副總裁Ian Ferguson

TrustZone技術解析

這項安全加密技術誕生于2004年，之后隨著移動應用的普及在Cortex-A系列處理器上發(fā)揚光大。而在物聯(lián)網(wǎng)的嵌入式領域中，一直都使用功耗比更加優(yōu)秀的Cortex-M處理器并不具有此功能，直到現(xiàn)在Cortex-M23/33的出現(xiàn)，才將這種技術帶到了物聯(lián)網(wǎng)底層中。

為了確保安全，每一個物聯(lián)網(wǎng)終端設備的底層都需要一個不可修改的密鑰，它用來提供安全的存儲和安全啟動的功能。而TrustZone中就是存儲了這種密鑰數(shù)據(jù)并且確保其安全。據(jù)ARM應用市場事業(yè)部總經(jīng)理Noel Hurley介紹，TrustZone的目標是保護在物聯(lián)網(wǎng)終端設備中操作系統(tǒng)和應用軟件的安全。通過硬件來進行安全軟件和開放環(huán)境的區(qū)分。通過建立TrustZone機制，軟件開發(fā)人員可以更多地關注數(shù)據(jù)在可行環(huán)境和開放環(huán)境之間傳輸?shù)陌踩?，他們僅需關注傳輸?shù)膮f(xié)議加密即可。

全新一代Cortex-M處理器

如上文所提及到到的，確保物聯(lián)網(wǎng)底層終端設備的安全性已經(jīng)成為諸多廠商的重心。而全新一代Cortex-M23/33的出現(xiàn)將幫助他們輕松實現(xiàn)安全性。

從上圖中我們可以看出，Cortex-33的定位是與Cortex-M3/4相當，針對能效要求較高的應用領域，其中具有協(xié)處理器接口、DSP、浮點計算單元等功能，可配置性也更高。而Cortex-M23則是針對小尺寸、極小功耗領域的應用需求，與Cortex-M0/M0+的應用領域一致。全新一代Cortex-M23/33微控制器結構采用的ARMV8-M指令集，但據(jù)ARM 全球營銷和戰(zhàn)略聯(lián)盟副總裁Ian Ferguson介紹，新架構與舊的保持著很好的產(chǎn)品一致性，所以目前廠商的現(xiàn)有產(chǎn)品，均可直接簡單更換處理器來升級成具有安全功能的設備，這極大地方便了廠商的產(chǎn)品升級。

了解完產(chǎn)品定位，再來仔細看一下Cortex-M23/33的產(chǎn)品特性。

從上圖中分享的信息中我們可以看出，相同工藝下，Cortex-M33性能相較M4提升了20%，而能效方面保持一致。另外與Cortex-A5比較，其體積要小80%。

對于Cortex-23，ARM將其與M33進行了比較：體積比M33要小75%，而能效要高50%，保持著與M0+相當?shù)哪苄П憩F(xiàn)。

據(jù)ARM公布的數(shù)據(jù)來看，不少全球知名MCU供應商都已經(jīng)購買了Cortex-M23/33的授權，其中有ADI、Microchip、ST、NXP、瑞薩電子、SiliconLabs和新唐科技;新唐科技是我國一家小型的MCU供應商，此次也與其他國際知名大廠一同第一時間拿到了Cortex-M23/33的授權，可謂后生可畏。

除了Cortex-M23/33之外，ARM強調其提供了一個從底層到云端的完整的物聯(lián)網(wǎng)安全解決方案。其中除了全新安全微控制器架構之外，還包括采用ARM CoreLink 系統(tǒng)IP，可實現(xiàn)更快、最低風險的芯片上市周期的物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)、強化安全SoC設計的TrustZone CryptoCell技術、采用ARM Cordio radio IP的支持802.15.4 和Bluetooth 5完整無線解決方案、支持物聯(lián)網(wǎng)設備的安全管理ARM mbed Cloud云服務和針對臺積電40ULP工藝實現(xiàn)優(yōu)化ARM Artisan IoT POP IP。

Cortex-M23/33的出現(xiàn)，可以極大地方便廠商在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的安全設計。預計在未來，Cortex-23/33將會完全替代目前的M0、M0+、M3和M4。筆者猜測，可能在未來，還會推出與M7相同應用定位的，帶有TrustZone的新架構。