支持Arm CCA的TF-A威胁模型

目录

一、简介

二、评估目标

2.1 假定

2.2 数据流图

三、威胁分析

3.1 威胁评估

3.1.1 针对所有固件镜像的一般威胁

3.1.2 引导固件可以缓解的威胁

3.1.3 运行时EL3固件可缓解的威胁

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一、简介

        本文针对支持Arm Realm Management Extension (RME)、实现Arm Confidential Compute Architecture (Arm CCA)的平台，给出了TF-A固件的威胁模型。

        虽然它是一个单独的文档，但它在许多地方引用了通用威胁模型，因为其中一些内容通常适用于具有或不具有Arm CCA支持的TF-A。

二、评估目标

        在此威胁模型中，评估的目标是具有RME支持和Arm CCA支持的ARM A系列处理器可信固件(TF-A)。这包括引导ROM (BL1)、可信引导固件(BL2)和运行时EL3固件(BL31)。

2.1 假定

        我们做了以下假设：

        1）平台上启用了领域管理扩展(RME)。

        2）平台支持Arm CCA硬件强制安全(HES)，根据Arm CCA安全模型推荐：

        [R0004] Arm强烈建议所有CCA实现都使用硬件强制安全(CCA HES)。

        3）所有TF-A镜像都是从片上存储器运行的。这些镜像使用的数据也存储在片上存储器中。这意味着TF-A不容易受到可以探测或篡改片外存储器的攻击者的攻击。

        以下是Arm CCA安全模型的要求：

        [R0147]监视器代码完全从片上存储器执行。

        [R0149]除GPT外，任何可能影响CCA安全保证的监视器数据，要么保存在片上存储器中，要么保存在具有额外完整性保护的外部存储器中。

        请注意，该威胁模型通过禁止在外部内存中保存数据来强化[R0149]要求，即使数据是完整性保护的——除了GPT数据。

        4）TF-A BL1镜像是不可变的，因此隐含可信。它从只读内存或写保护内存运行。例如，这可以是片上ROM、片上OTP、锁定片上闪存或写保护片上RAM。

        这是Arm CCA安全模型的要求：

        [R0158] Arm建议所有初始引导代码在安全系统上是不可变的。

        [R0050]如果所有或部分初始引导代码在片上内存中实例化，则其他可信子系统或应用程序PE无法在执行之前修改该代码。

        5）启用可信引导和度量引导。这意味着攻击者无法引导未经平台提供商批准的任意镜像。

        以下是Arm CCA安全模型的要求：

        [R0048]安全系统只能加载授权的CCA固件。

        [R0079]所有通过PE初始引导加载的Monitor固件都按照已验证引导中的概述进行测量和验证。

        6）未启用任何实验特性。这些通常是不完整的特性，需要更多的时间来稳定。因此，我们不考虑可能来自他们的威胁。不建议在生产构建中使用这些特性。

2.2 数据流图

        图1显示了TF-A的高级数据流程图。该图显示了基于TF-A的系统的不同组件的模型以及它们与TF-A的相互作用。表1给出了每个图元素的描述。在图中，红色虚线表示信任边界。虚线之外的组件被TF-A认为是不可信的。 

图元素	描述
DF1	请参考通用威胁模型中的DF1描述。此外，TF-A加载领域镜像（realm images）。
DF2-DF6	参考通用威胁模型中关于DF2-DF6的描述。
DF7	引导镜像与Arm CCA HES交互，以记录引导测量并检索用于AP镜像身份验证的数据。 运行时固件与Arm CCA HES交互，以获取领域世界的敏感认证数据。
DF8	Realm世界软件(例如TF-RMM)通过SMC调用接口和/或共享内存与TF-A交互。

三、威胁分析

        在这个威胁模型中，我们使用与通用威胁模型相同的方法来分析威胁。本节仅指出适用的差异。

        还有一个额外的威胁代理：RealmCode。它以恶意代码或错误代码的形式运行在realm世界中，包括R-EL2、R-EL1和R-EL0级别。        

        此时，我们只考虑服务器目标环境。在此威胁模型中识别的新威胁将仅给出此环境的风险等级。其他环境可能会在将来的修订中添加。

3.1 威胁评估

3.1.1 针对所有固件镜像的一般威胁

        下表分析了此威胁模型上下文中针对所有固件镜像的一般威胁。只指出了差异部分。

ID	Applicable?	Comments
05	Yes
06	Yes
08	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
11	Yes	内存管理单元(MMU)的错误配置可能允许普通/安全/领域世界软件访问敏感数据，执行任意代码或访问其他受限的硬件接口。 注意，在RME系统上，MMU配置还包括颗粒保护表(GPT)设置。 附加图表元素:DF4, DF7, DF8。 其他威胁代理:SecCode, RealmCode。
13	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
15	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。

3.1.2 引导固件可以缓解的威胁

        下表在此威胁模型的上下文中分析了引导固件需要减轻的威胁。只指出了差异部分。

ID	Applicable?	Comments
01	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
02	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
03	Yes
04	Yes

3.1.3 运行时EL3固件可缓解的威胁

        下表分析了运行时EL3固件在此威胁模型上下文中需要缓解的威胁。只指出了差异部分。

ID	Applicable?	Comments
07	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
09	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
10	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
12	Yes	附加的图表元素:DF8。 附加威胁代理:RealmCode。
14	Yes