本指南將說明保護關鍵裝置所需的三種核心嵌入式資安測試類型，並提供一套實務導向的執行藍圖，協助在開發初期就導入相關策略，更快找出漏洞、確保法規符合性，並有信心地交付安全的系統。
嵌入式系統廣泛應用於醫療設備到汽車控制單元等關鍵領域，其資安重要性不言而喻。隨著針對嵌入式裝置的資安威脅持續演進，開發者必須採用涵蓋整個開發生命週期的完整資安測試策略，來因應各階段可能出現的漏洞。
本指南將透過靜態分析、動態測試與滲透測試三大方法，提供保護嵌入式系統的實務導入指引。
如需進一步了解，可參考我們關於整合測試與嵌入式軟體測試解決方案的相關資源。
重點摘要
嵌入式資安測試是由三種核心方法所組成。
- 靜態分析可在程式碼層級偵測漏洞，例如 buffer overflow 與硬編碼憑證。
- 動態分析（例如 fuzz testing）透過測試系統在非預期輸入下的行為，找出執行階段的漏洞。
- 滲透測試則透過模擬現實世界攻擊，驗證既有資安防護機制的有效性。
透過 shift-left 作法在開發早期導入這些方法，相較於系統上線後才修補漏洞，可將修復成本降低最高達 100 倍，同時確保符合 ISO 21434、IEC 62443 等關鍵安全與資安標準。
為什麼嵌入式系統的資安如此重要，卻又這麼困難？
嵌入式系統因資源受限、產品生命週期長，以及涉及高度安全風險，而面臨獨特的資安挑戰。與傳統軟體不同，其受限的執行環境（運算效能、記憶體、目標裝置尺寸）使得在不影響效能的前提下實作完整資安機制變得更加困難。
這類系統往往具有長達數十年的使用年限，卻缺乏有效的部署後資安更新機制。一旦在安全關鍵系統中發生資安入侵，後果可能極為嚴重，例如危及行車安全，或導致醫療設備中的病患資料與治療流程遭到破壞。
隨著 IoT 裝置攻擊面持續擴大，嵌入式系統也成為攻擊者的主要目標。各項法規與標準（如 FDA 的資安指引、汽車領域的 ISO 21434、工業自動化的 IEC 62443，以及 UNECE WP.29）皆要求落實嚴謹的資安實務。
技術層面的挑戰包括：
- 專用平台可用的工具有限
- 硬體易於被實體接觸並進行攻擊
- 硬體與軟體介面難以妥善保護
- 已部署系統極難進行修補更新
當嵌入式系統連接到企業網路與雲端服務時，IT 與 OT 資安的融合也進一步提升了複雜度，汽車資安便是典型例子。
要有效進行資安測試，首先必須充分理解嵌入式系統的特性與其先天限制。
嵌入式系統的三大資安測試類型是什麼？
嵌入式資安測試主要仰賴三種彼此互補的方法：
- 靜態分析在不執行程式碼的情況下檢視程式碼內容，及早找出程式碼層級的漏洞。
- 動態分析透過監控系統對不同輸入的執行行為來測試執行階段安全性，其中 fuzz testing 是用來發現當機與記憶體毀損的重要技術。
- 滲透測試則在接近實際上線或已部署的環境中，模擬真實攻擊來驗證資安控制措施。
這三種方法分別涵蓋不同的資安面向，能揭露不同類型的漏洞，並提供各自獨特的分析觀點。
像 ISO 21434、IEC 62443 以及 FDA 資安指引等法規標準，都肯定這些多元測試方法的價值。有效的資安策略會依據開發階段，適當平衡這些方法的導入時機。
- 靜態分析通常在最早期導入
- 動態測試則在系統整合階段進行
- 滲透測試多半安排在開發後期，或接近實際上線、已部署的系統上執行
可進一步了解嵌入式系統的全面自動化測試，以及應用程式資安測試相關內容。
靜態分析
靜態應用程式資安測試（SAST）在不執行程式碼的情況下，找出嵌入式程式碼中的資安漏洞。透過分析程式碼結構、資料流與控制流程，SAST 能在開發早期辨識出可被利用的漏洞模式，將修補成本降到最低。
SAST 對於找出嵌入式系統中常見的問題特別有效，例如 buffer overflow、整數溢位、不安全的加密實作、硬編碼憑證、不安全的亂數產生機制，以及 race condition。
- 現代化的 SAST 工具可將問題對應至 Common Weakness Enumeration（CWE）與 CERT C/C++ 安全程式設計標準，並支援 MISRA C/C++、OWASP 等規範的符合性需求。
- 對於受高度監管的產業而言，像是用於 DO-178C 符合性的靜態分析，以及車用、醫療與工業系統的相關做法，都是不可或缺的。
- 透過 IDE 外掛、建置系統整合，以及 pull request 分析，將 SAST 納入開發流程中，可即時提供回饋並進行自動化檢查。
- 透過嚴重性門檻與抑制規則來管理誤判（false positive），是成功導入 SAST 的關鍵。
針對 C/C++ 的專用資安測試能力，可處理低階記憶體漏洞與平台特有問題，特別適用於資源受限的嵌入式環境。
動態分析
動態資安測試會在系統執行期間觀察其行為，以揭露靜態分析可能遺漏的執行階段漏洞。
Fuzz testing 是動態分析中的關鍵技術，透過送入格式錯誤、非預期或隨機的資料，來發現系統當機、記憶體毀損及其他資安問題。
在嵌入式系統中，fuzzing 會針對各種介面與通訊協定進行測試，包括通訊協定（CAN bus、UART、SPI、I2C）、網路協定（TCP/IP、SOME/IP、DDS、無線通訊）、檔案解析器（韌體更新、設定檔），以及命令處理機制。
- 透過 memory sanitizer、邊界檢查等插樁技術，可強化 fuzz testing 的效果，用來偵測細微的記憶體安全問題並驗證陣列存取行為。
- 針對嵌入式目標，常見的專用作法還包括 hardware-in-the-loop（HIL）架構，以及以模擬器為基礎的 fuzzing。
- 嵌入式應用的 runtime analysis 可在系統正常運作時偵測記憶體錯誤與資源洩漏，作為 fuzz testing 的重要補充。
- 系統化分析 crash dump、辨識記憶體毀損模式，以及建立 PoC exploit，是驗證與排序弱點優先順序的重要步驟。
- API 資安測試與 fuzz testing 也適用於嵌入式 API，而動態應用程式資安測試（DAST）則用來驗證執行中系統的資安狀態。
要有效驗證執行階段安全性，必須先掌握動態分析的基本原理。
滲透測試
滲透測試透過模擬真實世界攻擊，驗證嵌入式系統的資安防護機制並找出可被利用的漏洞，其手法模擬實際攻擊者行為，涵蓋 black box（無事前資訊）與 gray box（具架構文件）測試。
針對嵌入式系統的專屬技術，會鎖定其獨特的攻擊面，例如硬體介面攻擊（JTAG、序列埠）、韌體擷取與逆向工程、側信道攻擊（功耗分析、電磁輻射）、通訊協定攻擊，以及權限提升測試。
- 進行嵌入式滲透測試前，需審慎規劃測試範圍與規則、建立復原機制、記錄基準設定，並設定時間與預算限制，以聚焦高風險攻擊向量。
- 滲透測試與 API 資安測試可用來驗證 Web 服務與 REST API，而具備滲透測試能力的 API 測試工具，則特別適用於嵌入式 Web 介面。
- 完整的 API 測試指南可進一步說明相關方法論。
- 所有測試發現都應完整文件化，並附上 PoC exploit，包括漏洞說明、攻擊步驟、影響評估，以及修補建議
- 將滲透測試整合至車用 CI/CD DevOps 測試自動化流程，並在 CI/CD pipeline 中落實 QA，可實現持續性的資安驗證。
嵌入式資安測試最佳實務
有效的嵌入式資安測試，需因應除錯能力有限、資源受限、攻擊面複雜，以及問題難以重現等挑戰。
關鍵最佳實務包括：
- 將資安驗證納入開發流程，落實 shift-left。
- 在早期階段進行威脅建模。
- 在程式碼提交時執行靜態分析。
- 建立並強制執行安全程式設計規範。
- 在 CI/CD pipeline 中設置自動化資安關卡。
- 在系統架構里程碑階段進行資安審查。
這些作法能加速弱點修補、降低資安技術負債，並全面提升資安成果。此外：
- 嵌入式系統的 regression testing 可確保修補不會引入新的問題。
- ISO/SAE 21434 要求持續驗證，而理解威脅分析與風險評估（TARA）有助於決定測試優先順序。
透過 Shift-Left 作法及早導入資安測試
Shift-left 資安測試將資安驗證貫穿整個開發生命週期，讓開發人員在寫程式時就能即時獲得回饋，大幅降低修補成本並提升整體資安品質。
實務上的 shift-left 作法包括：
- 在設計階段進行威脅建模。
- 於程式碼提交時執行靜態分析。
- 建立安全程式設計規範，並搭配自動化管控與教育訓練。
- 在 CI/CD pipeline 中導入資安關卡。
- 於架構設計的重要節點進行資安審查。
- 提供開發人員資安訓練。
技術層面上，會透過 IDE 整合式靜態分析提供即時回饋，使用 pre-commit hook 落實政策控管，於合併前進行 pull request 分析，並執行以資安為核心的自動化測試。
軟體符合性測試可及早驗證法規需求，而將靜態分析納入資安測試工具組合中，能強化整體策略完整度。
導入 shift-left 資安的組織，能更早發現漏洞、降低修補成本、提升開發人員資安意識，並減少資安技術負債。
建立縱深防禦（Defense-in-Depth）測試策略
縱深防禦策略會驗證硬體、韌體與應用層等多層資安控制機制，即使其中一層失效，仍能提供分層防護。
關鍵測試面向包括：
- 安全開機機制
- 使用經驗證演算法並具備正確金鑰管理的加密實作
- 存取控制與身分驗證
- 安全通訊通道
- 韌體更新安全性
不同層級需採用不同測試方式，例如加密運算的 HSM 測試、bootloader 與更新流程的韌體資安測試，以及應用層的身分驗證、授權與 API 測試。
功能安全（如 ISO 26262）與資安實務之間的協同運作相當關鍵，可透過軟體符合性測試解決方案來實現。
嵌入式 AI 的資安測試可因應新興挑戰，而整合測試則用來驗證不同信任邊界間的資安控制是否能有效協作，並確保多層防禦能阻擋攻擊者。
維持持續性的資安驗證與弱點管理
在整個產品生命週期中持續進行資安驗證，可確保系統能因應不斷演變的威脅。有效的漏洞管理包含：
- 自動化資安回歸測試
- 第三方元件的持續掃描
- 資安修補驗證
- 威脅情報整合
- 資安指標追蹤
技術實作仰賴自動化與監控架構，例如自動化資安測試套件、與建置系統整合的元件漏洞資料庫，以及資安指標儀表板。
透過威脅情報來源，可依新興攻擊手法調整測試優先順序。單元測試等基礎作法能加快資安測試執行，而需求追蹤性則確保測試涵蓋完整。
選擇合適的 SAST 解決方案對嵌入式需求相當重要，而組織層面也需建立資安事件回應流程、漏洞揭露政策、資安測試文件，以及定期的資安訓練。
持續驗證可降低產品發佈後的漏洞數量，加快威脅回應速度，並在整個產品生命週期中提升整體資安水準。
使用 Parasoft 開始導入嵌入式資安測試
嵌入式資安測試需要涵蓋多層面，並貫穿整個開發生命週期，才能有效因應各類漏洞。
核心測試方法彼此互補，提供不同層面的洞察。
- 靜態分析用於找出程式碼層級問題
- 動態分析／fuzz testing 用於發現執行階段問題
- 滲透測試用於驗證資安控制機制
透過 shift-left、縱深防禦與持續驗證來落實這些方法，可建立穩固的資安防護，符合各項法規要求，並降低修補成本。
Parasoft 提供完整整合的嵌入式資安測試解決方案。
- Parasoft C/C++test 為嵌入式 C/C++ 應用提供靜態分析、單元測試與程式碼涵蓋率分析，協助找出漏洞並符合 CERT C、MISRA C 等標準。
- Parasoft 的符合性測試解決方案支援 ISO 26262、ISO 21434、IEC 62443、DO-178C 及 FDA 指引等安全與資安標準，並提供自動化可追溯性以支援認證需求。
- Parasoft SOAtest 透過自動化 API 與整合測試，將資安驗證範圍延伸至單元與元件之外，驗證嵌入式系統元件與企業系統或雲端服務之間的通訊與資料交換安全性，這正是 IT／OT 融合環境中常見的攻擊向量。
本文由Parasoft提供