現(xiàn)代實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) （RTOS） 從最初只是一個(gè)支持 I/O 的中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)內(nèi)核，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為物聯(lián)網(wǎng)中連接嵌入式系統(tǒng)開發(fā)必不可少的復(fù)雜元素。物聯(lián)網(wǎng)）。當(dāng)然，多年來(lái)已經(jīng)添加了許多功能。對(duì)于當(dāng)今的嵌入式系統(tǒng)，最引人注目的是旨在防止黑客入侵以及數(shù)據(jù)和控制的盜竊和破壞的新安全功能。對(duì)于開發(fā)人員而言，RTOS 現(xiàn)在代表了一個(gè)平臺(tái)，他們可以在該平臺(tái)上構(gòu)建可靠、安全和可靠的系統(tǒng)。

作為一個(gè)平臺(tái)，RTOS 提供了嵌入式實(shí)時(shí)和連接系統(tǒng)所需的許多服務(wù)。其中包括中斷驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)以及其他功能，例如集成的圖形用戶界面、無(wú)線和網(wǎng)絡(luò)通信功能、文件系統(tǒng)管理、內(nèi)部線程間消息傳遞等。這些復(fù)雜程度是內(nèi)置的，因此開發(fā)人員不必理解或?qū)Ｗ⒂趯?shí)現(xiàn)它們。相反，開發(fā)人員可以專注于在所提供的服務(wù)和功能之上構(gòu)建他們的增值應(yīng)用程序。這得益于標(biāo)準(zhǔn) API 的存在，這使得遷移到其他處理器變得更加容易。一旦 RTOS 在給定的 CPU 上運(yùn)行，就可以移植應(yīng)用程序代碼。由于它通過(guò)相同的 API 運(yùn)行，因此無(wú)需更改它。

處理器支持也使 RTOS 的使用更具優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)安全也有影響。當(dāng)今的許多 RTOS 都與提供現(xiàn)成、功能齊全的開發(fā)環(huán)境的硬件平臺(tái)相匹配。一些供應(yīng)商提供的 RTOS 與開發(fā)套件中的選定處理器板捆綁在一起，而另一些供應(yīng)商則通過(guò)預(yù)認(rèn)證他們的 RTOS 可以在半導(dǎo)體制造商提供的板上運(yùn)行。無(wú)論哪種情況，開發(fā)人員都可以獲得一個(gè)現(xiàn)成的環(huán)境來(lái)開始添加創(chuàng)新。

與硬件關(guān)聯(lián)帶來(lái)安全優(yōu)勢(shì)

RTOS 和底層硬件之間的這種密切關(guān)聯(lián)可以帶來(lái)額外的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樘幚砥鞴?yīng)商正在將安全功能構(gòu)建到他們的硬件中。這有助于 RTOS 用于保護(hù)區(qū)域免受入侵的安全內(nèi)存管理。例如，Express Logic 的 X-Ware 安全平臺(tái)可以保護(hù)受信任的代碼免受其他代碼中可能發(fā)生的錯(cuò)誤的影響，同時(shí)使受信任的代碼能夠與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行交互。借助 ARM Cortex-M 的 MPU，它可以將內(nèi)存范圍（分區(qū)）邊界分配給不受信任的代碼，從而防止該代碼訪問(wèn)其自己的分區(qū)之外的任何代碼或數(shù)據(jù)。這可以防止該代碼中可能存在的錯(cuò)誤影響不受信任的代碼本身以及影響受信任的代碼或 RTOS。

ARMv8-M 架構(gòu)遵循類似的保護(hù)過(guò)程，只是 ARMv8-M 的效率更高。它提供了實(shí)現(xiàn)相同優(yōu)勢(shì)所需的所有功能的硬件實(shí)現(xiàn)。ARMv8-M 使 RTOS 能夠?qū)⒎謪^(qū)邊界分配給多個(gè)代碼區(qū)域，使不受信任的代碼能夠“限制”在這些區(qū)域中，從而防止訪問(wèn)受信任區(qū)域或 RTOS 本身。內(nèi)存保護(hù)方法也可用于沒有此類硬件支持的 MPU。關(guān)鍵是設(shè)置安全地址區(qū)域，以確保沒有任何東西可以進(jìn)入來(lái)更改或隱藏在批準(zhǔn)的代碼中。

安全通信協(xié)議現(xiàn)已集成到高級(jí) RTOS 中

網(wǎng)絡(luò)通信安全方面的進(jìn)步包括安全協(xié)議，例如傳輸層安全 （TLS） 協(xié)議，該協(xié)議可幫助通信系統(tǒng)相互設(shè)置加密以實(shí)現(xiàn)安全數(shù)據(jù)傳輸。該安全通信協(xié)議和其他安全通信協(xié)議已與當(dāng)今先進(jìn)的 RTOS 集成，以保護(hù)數(shù)據(jù)免遭竊聽和篡改。TLS 可以與許多不同的高級(jí)協(xié)議（如 HTTPS 和 SNMP）一起使用，使其成為一種非常通用的安全工具。當(dāng)然，加密和安全性對(duì)于實(shí)現(xiàn)安全引導(dǎo)加載程序以在需要時(shí)更新核心應(yīng)用程序代碼也至關(guān)重要。

將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的安全功能作為 RTOS 開發(fā)平臺(tái)的組成部分，對(duì)于幫助開發(fā)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建可靠和安全的嵌入式應(yīng)用程序大有幫助——這些應(yīng)用程序在國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施中的連接正在成為日常生活中越來(lái)越重要的因素。

審核編輯：郭婷