RPMB说明与使用(Replay Protected Memory Block)

1. 什么是RPMB

首先RPMB是repaly protected memory block，从字面意思理解就是一个回放保护的存储区域。
这个区域是EMMC或者UFS上的一个区域，这个区域可以读，可以写，但是读和写是受到访问控制和回放保护的。
UFS上的RPMB空间大小一般是16M；
EMMC上的RPMB空间大小一般是4M，也有64K的；
所以RPMB的空间大小一般看选择的存储芯片的数据手册（遇到过EMMC上没有RPMB区域的）。
一般情况下数据需要具备几个要素：

• 机密性
• 完整性
• 新鲜性
• 可用性
  回放保护，可以保证数据的新鲜性。

2. 什么是回放保护

理解回放保护，我们先理解一下回放攻击。
int write_file()
{
char *data = “123456”;
int fd;
fd = open(“a.txt”, O_RDWR);
if (fd < 0) {
printf(“open a.txt failed, errno= %d\n”, errno);
return -1;
}

int wlen = write(fd, data, strlen(data));
if (wlen != strlen(data)) {
	printf("write failed");
	close(fd);
	return -2;
}
printf("write file success\n");
close(fd);

return 0;

}
上边方法，我们往a.txt中写入了一些数据，这个时候，如果我们将写完的文件备份出来，备份成b.txt，我们使用程序读a.txt，是可以正常读出来的，然后再将a.txt删除，最后再将b.txt拷贝成a.txt，
如果有回放保护，那么程序再读a.txt，应该会失败。如果成功，那么证明就没有回放保护机制。

3. RPMB的工作原理

RPMB功能

• get counter: 获取RPMB中counter计数器；
• program key：写入RPMB key，每个RPMB在生命周期内，都需要program仅仅一次密钥，这个动作可以在工厂完成，也可以每次开机在bootloader中自动完成；
• read：读RPMB中的数据；
• write：往RPMB中写数据；
• get max wr size: 获取一次可以往RPMB中写入的最大数据量；

RPMB操作关键数据结构

struct rpmb_frame {
	u_int8_t  stuff[196];  //无用
	u_int8_t  key_mac[32]; //rpmb key，program rpmb key指令的时候会使用到
	u_int8_t  data[256];//对RPMB进行读写的数据
	u_int8_t  nonce[16];//一个随机数，可以不使用，如果使用，需要发起者生成随机数，RPMB硬件对随机数与其它数据一起做mac，发起者调用返回之后，需要验证mac与nonce，保证调用是新鲜的。相当于很多场景中challenge的意思。
	u_int32_t write_counter; //写操作的时候，counter标记，用户防止回放攻击
	u_int16_t addr; //读写RPMB的地址，块设备操作，每次操作256字节，因此这个地方可以是256的整数倍
	u_int16_t block_count;//每次读写几块RPMB数据，一块是256字节
	u_int16_t result; //操作之后的返回结果，对frameout的数据有效
	u_int16_t req_resp; //本次操作的CMD, 代表本次要做什么
};

RPMB program key

此动作可以在开机的时候自动完成，由bootloader来操作，也可以通过用户产线手动绑定。
注意：

• RPMB KEY大部分情况下与CPU进行绑定，也就是说，如果CPU损坏，那么在维修的时候，也需要更换EMMC或者UFS
• 由于RPMB KEY与CPU进行绑定，所以大部分客户在使用RPMB的时候，都是使用工厂program key的方案。原因：降低成本。
• 工厂需要进行CPU的老化测试，如果CPU与EMMC进行提前绑定，那么CPU坏的情况，会导致EMMC的浪费，因此大量生产的情况下，客户都会选择延迟绑定的方案来节省成本。

RPMB READ and WRITE原理

RPMB读写: 调用原理

4. RPMB实现参考

EMMC RPMB: 应用调用实现参考
UFS RPMB: 应用调用实现参考/dev/0:0:0:49476
trusty REE RPMB: REE端RPMB调用
trusty TEE RPMB: TEE端RPMB调用