什么是 TEE

参考文献：

1. Sabt M, Achemlal M, Bouabdallah A. Trusted execution environment: what it is, and what it is not[C]//2015 IEEE Trustcom/BigDataSE/Ispa. IEEE, 2015, 1: 57-64.

2. “U.S. government protection profifile for separation kernels in environments requiring high robustness,” National Security Agency, Tech. Rep.,Jun. 2007, version 1.03. [Online]. Available: https://www.niap-ccevs.org/pp/pp_skpp_hr_v1.03.pdf

TEE

Definition

可信执行环境（trusted execution environment, TEE）是一个运行在分离核（Separation Kernel）上的抗篡改的开放执行环境，它提供机密性、完整性、认证性（CIA），同时提供一个向第三方证明自己的可信度的远程认证。TEE 的内容可以被安全的更新，抵御所有的软件攻击，也抵御对于主存的硬件攻击。TEE 所提供的性质：Secure execution, openness and trust。

分离核的形式是硬件（hardware）、软件（software）、固件（frimware），用于模拟一个分布式系统，各个 partitions 之间的信息流被隔离控制。固件 Firmware，被写入外设 ROM 中的程序，直接控制硬件；驱动 Driver，运行在 OS 中，控制外设的代码片段。分离核主要提供四种安全性：

1. 数据的空间分离，不同 partitions 之间的数据互相不可读取和修改
2. 消毒（Sanitization），即：数据的时间分离，多个 partition 之间的共享数据也不会泄露信息
3. 信息流控制，除非 explicitly permitted，不同 partition之间的通信不被允许
4. 错误隔离，某个 partition 上的安全漏洞不会影响到其他的 aprtition

所谓的 “可信”，指的是某实体的行为符合预期。我们需要评估 TEE 的可信度。Static Trust：利用一些特定的安全性需求，在启动 TEE 之前做一次综合评价。Dynamic Trust：启动 TEE 之后，基于系统的运行状态持续地做出评价。一个可信实体 Root of Trust（RoT），它对系统安全性做出 trusted measurement，然后计算一个 trust function 给出评分，此评分可以通过信任机制发送给远程的第三方。RoT 必须是一个抗篡改的硬件模组。

TEE 执行流程：

1. 进行 Static Trust，确保 TEE 满足基本安全性要求
2. 每次 boot 时，由 Kernel 加载 TEE 代码，同时 RoT 确保此代码确实是由 TEE 发布平台提供的
3. 在 TEE 执行过程中，Kernel 提供了 TEE 的完整性，而 RoT 根据完整性度量，实时地计算出 trust score 提供给第三方
4. 在 TEE 中运行 code，由 TEE 为它提供 CIA 安全性

安全执行环境（secure execution environment, SEE）是一个执行环境，它提供 CIA，但不考虑信任问题，并且无法更新它内部的数据。SEE 可以视为 TEE 的前提。

Building Blocks

TEE 的构成包括：

• Secure Boot，对 TEE code 做哈希，与参考值作比较
• Secure Scheduling，TEE 中的任务不应影响 OS 中任务的效率，往往是抢占式调度
• Inter-Environment Communication，不同的 partition 之间可以有受控的通信，但这会带来更多的威胁
• Secure Storage，只有 authorized entities 可以访问数据，由回滚保护机制
• Trusted I/O Path，在 TEE 与用户交互时，要抵御屏幕捕捉、键盘记录等攻击