确保实时操作系统（RTOS）设备中的数据安全​

1月28日大家庆祝了数据保护日，确保这是实时设备数据一项旨在促进保护数据隐私和安全的国际活动。为了提高人们对数据保护的操作意识
，讨论实时操作系统中数据安全的系统问题势在必行。目前非常规操作系统已被广泛使用 ，安全所以了解这一系统非常重要，确保尤其是实时设备数据涉及到保护数据存储和传输的时候  。​

什么是操作实时操作系统 ？​

实时操作系统 (RTOS) 是用于实时应用程序的操作系统 。建站模板与Unix不同，系统它在管理系统资源共享时不会使用调度程序、安全数据缓冲区和固定任务优先级，确保反而会严格限制时间，实时设备数据确保任务或流程在预期时间内完成。操作​

RTOS 系统具有抢占式和事件驱动的系统特点。处理任务不是安全基于时钟中断和其他因素 ，而是优先级 。如果面临多个竞争任务，实时操作系统可以确定相对优先级
，以确保首先完成优先级任务。系统用户可以自行设置任务紧急性
。​

RTOS 操作系统常用于嵌入式系统  、高防服务器工业自动化系统和一些应用程序。这些应用程序通常需要确定性操作 ，并在给定时间内对事件做出响应。一般来说，它们占用的空间极小且开销较低，因此非常适合嵌入式系统或是内存和处理能力有限且非常小的设备。​

RTOS 中的数据处理​

RTOS系统处理数据的方式会根据RTOS的不同而不同。目前使用的操作系统有很多 ，且各自有不同的云计算处理方式。操作系统包括FreeRTOS、BeRTOS、CapROS、DNIX、eCos 、embOS
、EROS、FunkOS 和 LynxOS
。但总的来说，RTOS操作系统是以确定性和可预测的方式处理数据。​

RTOS操作系统强调对实时性能和低延迟的需求，源码下载而数据结构正好可以满足这些需求。例如 ，优先级队列和循环缓冲区可以确保先进先出或FIFO处理；实时调度算法能够及时处理数据。此外
，一些RTOS操作系统具有进程间通信 (IPC) 机制以及内存管理工具 ，从而有效管理、协调对各种任务和进程的数据访问。​

RTOS具有软架构或硬架构 。软RTOS架构的运行时间为数百毫秒 ，通常用来传输相对较大的文件。软RTOS架构适用于基于时间且不重要的应用程序 ，如相机和智能扬声器。服务器租用而硬架构需要相当快的处理速度（在几十毫秒内） ，涉及的都是较小的文件 。硬架构用于飞机传感器 、自动驾驶系统 、心脏起搏器等医疗设备 ，以及时间是关键执行因素的应用 。​

在任何一种架构中 ，可预测性和确定性都至关重要。嵌入式设备是全功能操作系统（如Linux）这类大型系统的免费模板组件。而RTOS常用于嵌入式设备，RTOS可以防止响应可变性导致的质量问题、功能障碍甚至是硬件损坏。​

RTOS中的数据安全​

保护在RTOS设备中存储和处理的数据，与在其他操作系统中的大体相似。加密可以防止在数据处于静止或传输过程中未经授权的访问；而采用密码保护、数字证书和生物特征验证等身份验证机制 ，可以保证只有授权用户和设备访问敏感数据 。此外，还有助于根据权限
 、角色和访问列表精准控制访问
，并且在不妨碍合理使用数据的情况下，防止不必要的访问。​

除了上文所提到的
，还可以将安全引导与RTOS系统集成，这样可以保证在系统中仅执行授权的固件和软件
。安装防火墙可以阻止未授权的外部网络访问 。虚拟化也是RTOS数据安全选项 ，系统在虚拟环境运行时，可以将应用程序与存储和处理的数据相互隔离。​

当涉及到共享内存保护时，建议不要依赖传统的互斥实现，也不要使用与受保护数据分离的互斥对象，因为这样的互斥对象没有明确说明共享资源应该受到保护。更何况不能保证每人都会使用互斥对象来访问数据。因此，更好的做法是将互斥对象集成到数据结构中，并将共享内存视为对象 
。​

在RTOS系统中
，保护数据的另一个办法是可视化系统 。可视化系统可以轻松知道数据的生成位置以及传输过程。拥有数据流图可以理清复杂的数据处理过程
，因为数据流图可以绘制出重要的组件
，例如数据存储点、传输机制 、数据生产者
、消费者以及任务协调器 
。​

解决黑盒效应​

黑盒效应是指设备提供了有用的信息但没有生成细节
。由于RTOS设备的远程监控功能非常有限甚至完全没有，所以会出现黑盒效应 。黑盒无法知道设备或系统是如何受到损害的，所以对安全管理毫无帮助 。而且黑盒也不会记录改进产品设计和保护数据的过程 。

不过好消息是，安全公司已经开发出应对的解决方案。最著名的解决方案之一是安全和可观测性平台，该平台使用嵌入式完整性验证 (EIV) 系统 ，能够在运行时自动分析代码和内存，从而建立正常活动的基准并阻止尝试操纵内存和代码的行为 。​

同样，由于RTOS设备的资源有限
，所以无法自动运行成熟的安全解决方案。集成单独的安全和可观测性平台可以消除这一限制。这样做不仅可以确保安全地存储和移动数据，还可以抵御其他的网络威胁  ，类似于扩展检测和响应 (XDR) 系统可以实现的效果
。​

加密、访问控制 、授权 、防火墙、安全启动和虚拟化可用于保护经过RTOS设备的数据 。然而 ，改善缺乏可观测性的低资源RTOS设备 ，从而加强数据安全和整体安全态势管理同样重要。​

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原文标题 ：Ensuring Data Security in Realtime Operating System (RTOS) Devices​

​​https://www.datasciencecentral.com/ensuring-data-security-in-realtime-operating-system-rtos-devices​​ ，作者 ：Evan Morris