在官宣兩年之后，微軟的物聯(lián)網(wǎng)安全服務(wù)Azure Sphere于2020年2月正式投入商用。這意味著從今往后，微軟可以充分利用其強(qiáng)大的云平臺(tái)能力為物聯(lián)網(wǎng)中的每臺(tái)Azure Sphere設(shè)備提供全面的安全防護(hù)。

作為一個(gè)基于云計(jì)算的安全服務(wù)，Azure Sphere將支持對(duì)Azure Sphere認(rèn)證的芯片進(jìn)行維護(hù)、更新和控制，主要的服務(wù)包括：在設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)以及各種輔助云服務(wù)之間建立連接，確保安全啟動(dòng)、認(rèn)證設(shè)備身份、完整性和信任根；確保設(shè)備運(yùn)行經(jīng)過(guò)審核的代碼庫(kù)；提供了一個(gè)通道，可自動(dòng)在已部署的設(shè)備上下載和安裝Azure Sphere系統(tǒng)更新和應(yīng)用程序更新。

這些服務(wù)是通過(guò)SaaS平臺(tái)的方式提供的，一個(gè)Azure Sphere認(rèn)證的芯片只需支付一次性費(fèi)用 （不到 8.65 美元）即可訪問(wèn)所有Azure Sphere組件，并在芯片全生命周期中享有操作系統(tǒng)更新的服務(wù)，而無(wú)需支付額外的費(fèi)用。不過(guò)，如果你因此而認(rèn)為Azure Sphere僅是一個(gè)單純的物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)，這種理解就太簡(jiǎn)單了。實(shí)際上，Azure Sphere是一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)安全體系，由三個(gè)部分組成：

內(nèi)置微軟安全性技術(shù)的Azure Sphere認(rèn)證芯片，提供連接和可依賴的硬件信任根。

基于Linux的自定義操作系統(tǒng)Azure Sphere OS，旨在創(chuàng)建值得信賴的平臺(tái)，提供全新的IoT體驗(yàn)。

基于云平臺(tái)的Azure Sphere安全服務(wù)，中轉(zhuǎn)設(shè)備到云通信的信任、檢測(cè)威脅以及更新設(shè)備安全性，為設(shè)備提供持續(xù)的安全保障。

圖1，Azure Sphere完整的物聯(lián)網(wǎng)安全體系（圖源：微軟）

Azure Sphere之所以會(huì)采用這樣一種“三合一”的體系化解決方案，其原因不難理解——這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)本身就是一個(gè)從邊緣設(shè)備端到云端的復(fù)雜系統(tǒng)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏漏，都可能成為致命的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，只有掌握了系統(tǒng)中的每個(gè)環(huán)節(jié)，才可能拍胸脯對(duì)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的安全做出承諾。

安全芯片

大家知道，想要構(gòu)建一個(gè)完整的安全體系是不容易的。在Azure Sphere的三個(gè)部分中，后面兩個(gè)屬于軟件范疇，對(duì)于微軟來(lái)說(shuō)應(yīng)該是駕輕就熟，而第一條“安全芯片”則需要硬件合作伙伴的參與，將與Azure Sphere配套的安全功能內(nèi)置到芯片中，才能完成。

為Azure Sphere尋找硬件合作伙伴的工作，從一開(kāi)始就在微軟的計(jì)劃中。在2018年微軟宣布推出Azure Sphere平臺(tái)計(jì)劃后不久，聯(lián)發(fā)科就發(fā)布了Azure Sphere微控制器MT3620。

MT3620搭載了一顆主頻高達(dá)500MHz 的Arm Cortex-A7 應(yīng)用處理器，200MHz的通用ARM Cortex-M4F內(nèi)核，以及豐富的外設(shè)資源，提供了強(qiáng)大的計(jì)算處理能力，令其可以支持廣泛的潛在應(yīng)用。特別值得一提的是MT3620與Azure Sphere配套的安全功能：

MT3620內(nèi)含一個(gè)獨(dú)立的微軟Pluton安全子系統(tǒng)，作為Azure Sphere的信任根，該子系統(tǒng)擁有自己的Arm Cortex-M4F 內(nèi)核，負(fù)責(zé)處理安全啟動(dòng)和安全運(yùn)行。

此外，1x1雙頻 802.11a/b/g/n Wi-Fi 無(wú)線電子系統(tǒng)是由一個(gè)專屬 Andes N9 32 位 RISC 內(nèi)核來(lái)控制，這個(gè)子系統(tǒng)包含無(wú)線電、基帶和媒體接入控制（MAC）等組件，用來(lái)支持高能效高處理量的應(yīng)用。

上述的MT3620的安全子系統(tǒng)與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)均獨(dú)立運(yùn)行，并獨(dú)立于MCU中的最終用戶應(yīng)用程序，確保只有Azure Sphere支持的硬件功能才會(huì)提供給MT3620 最終用戶使用，以保障硬件設(shè)備的安全性。

當(dāng)然，微軟的硬件伙伴生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)造并未止步于此，聯(lián)發(fā)科的合作可以看做是一次試水和示范，此后更多的半導(dǎo)體芯片廠商逐漸加入其中，比如Nordic、Nuvoton、NXP、STMicro、Silicon Labs等等，也有越來(lái)越多支持Azure Sphere的芯片產(chǎn)品相繼問(wèn)世。比如去年，恩智浦半導(dǎo)體（NXP）就宣布與微軟合作推出了一款通過(guò)微軟Azure Sphere安全認(rèn)證的i.MX 8高性能應(yīng)用處理器，可無(wú)縫運(yùn)行Azure Sphere安全平臺(tái)，為邊緣節(jié)點(diǎn)提供一個(gè)安全、高性能、智能的嵌入式多核異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。

從芯片到方案

不過(guò)，做硬件開(kāi)發(fā)的人都知道，從一顆芯片到一款真正可以商用的產(chǎn)品和方案，中間還有不少路要走，對(duì)很多開(kāi)發(fā)者和用戶來(lái)說(shuō)，需要在這個(gè)過(guò)程中有人能夠助其一臂之力。能夠勝任此項(xiàng)工作的伙伴不僅要在硬件安全方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，而且在單片機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)領(lǐng)域也要擁有完備的能力，最好還能夠有更廣泛的產(chǎn)業(yè)鏈資源做支撐……最終安富利被微軟選中，作為首家為其Azure Sphere解決方案提供技術(shù)支持的分銷商。 作為合作的一個(gè)重要成果，安富利開(kāi)發(fā)了一款基于MT3620的Azure Sphere入門(mén)級(jí)開(kāi)發(fā)套件，讓開(kāi)發(fā)者快速開(kāi)發(fā)出能夠充分利用Azure Sphere服務(wù)的高度安全的端到端物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

這個(gè)開(kāi)發(fā)套件的核心是一塊基于MT3620并帶有Wi-Fi連接功能的Sphere模塊，通過(guò)多個(gè)擴(kuò)展接口，可與外圍的傳感器、顯示屏、電機(jī)、繼電器等外設(shè)連接。開(kāi)發(fā)套件的底板將Sphere模塊I/O連接到兩個(gè)MikroE Click插槽、一個(gè)I2C Grove連接器、一個(gè)支持添加128x64 OLED圖形顯示屏的連接器，以及板載的傳感器（包括3D加速度計(jì)、3D陀螺儀、溫度傳感器和環(huán)境光傳感器）。開(kāi)發(fā)套件的調(diào)試通過(guò)USB-to-UART接口完成，該接口還為開(kāi)發(fā)板提供必要的5V電源。

圖3，安富利基于MT3620的Azure Sphere入門(mén)開(kāi)發(fā)套件板載資源（圖源：安富利）

圖4，安富利基于MT3620的Azure Sphere入門(mén)開(kāi)發(fā)套件系統(tǒng)框圖（圖源：安富利） 實(shí)際上，在Azure Sphere正式商用之前，安富利的這款A(yù)zure Sphere已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)社區(qū)廣為推廣，通過(guò)提供一個(gè)硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)彌補(bǔ)了從芯片到方案的開(kāi)發(fā)資源缺環(huán)，讓不少開(kāi)發(fā)者得以提前“嘗鮮”，體驗(yàn)Azure Sphere強(qiáng)大的安全保障功能?，F(xiàn)在，隨著Azure Sphere的正式商用，安富利提供的這種“硬”支撐的效用和價(jià)值，也會(huì)越來(lái)越顯著。大家準(zhǔn)備好，迎接Azure Sphere這個(gè)云服務(wù)落地吧！