OpenHarmony源码分析(一):硬件安全

1、概要

​ 在设备启动流程中，逐级进行软件签名校验形成安全启动链，任何一个环节的签名校验不通过即终止设备启动；安全启动链中最初执行签名校验的软硬件实体，需确保自身的合法、未被篡改。该实体即为设备的启动可信根。

​ 启动可信根可为固化在ROM中的一段代码，这段代码在芯片制造环节固化到芯片中，芯片制造完成后软件不可更改，在设备上电初始化的过程中，最先执行这段ROM中的代码，并由这段ROM代码执行后续的软件签名校验。

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不同的硬件安全隔离方案不同，比如arm芯片采用TrustZone技术，

• 启动可信根为了确保自身的可信，一般是在设备生产时固化在ROM 中的一段代码，用于执行软硬件的签名校验
• 根密钥需要保证自身的合法性，一般采用eFuse/OTP等存储介质来存储根密钥。根密钥由华为TEE 签名服务器提供，私钥不会离开服务器，提供的是公钥。
• 硬件密钥引擎提供简单的安全运算。密码运算、密钥的安全存储，真随机数等，可提高芯片整体性能、降低功耗。
• 一般可信环境对外提供基本的服务包括，安全监控、密钥验证、数据保护、安全通信、密钥管理等。
• 通过硬件隔离一般将系统分为TEE 可信环境和REE 正常运行环境。在REE环境下可运行丰富的app，TEE 环境下只能使用安全服务，REE 环境需要通过iTrustee lite 接口来访问TEE服务，作为一般程序员，这些都是不可见的。iTrustee lite 接口目前只是部分公开。

2、可信根

2.1 组件功能

• 安全边界(security perimeter)

  安全边界定义了SoC上需要保护的内容。

• 安全CPU

  信任根由一个运行安全软件、固件的安全CPU。

• 运行时内存

  信任根需要保护运行时数据，具体的就是栈、堆、全局数据。

• 防篡改

  在运行外来代码之前，需要对这些代码进行验证。

  这里涉及许多技术，包括只能由信任根访问的专用ROM。

  硬件加密加速器:软件也可以实现，但是使用硬件加密加速器可以保持高性能，降低CPU 的频率。

  真随机数发生器（TRING）:可提高协议的安全漏洞

  安全时钟:对于需要进行可靠时间测量的应用非常重要。只有当硬件信任根能够访问无法被篡改的时钟源时，使用安全时钟才会有效。这种类型的时钟的一个常见例子是安全实时时钟（RTC），它通常是电池供电，并以相对较低的时钟频率运行

• 安全存储

3、 硬件加密引擎

​ 硬件密钥引擎指的是安全芯片SE（Secure Element），可进行密码运算、密钥的安全储存、物理真随机数发生等等，计算能力和功耗比较低，并且可以抵抗功耗、电磁辐射等侧信道攻击方式。安全芯片里一般也会有一个操作系统COS（Chip Operating System），也可以进行一些简单的安全运算。

4、 TEE（硬件隔离可信环境）

涉及仓库:

drivers/liteos/tzdriver 未完全开放。

security_itrustee_ree_lite

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REE 环境与TEE 环境交互的一般方式：

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总结

硬件可信是一切安全的基础，其他的安全都是在在保证硬件可信的前提下。硬件安全主要涉及两个东西，固化代码和根密钥。将校验代码固化到芯片ROM 中，根密钥存放到芯片eFuse/OPT 区，确保不能被人为修改，且不会被攻击。