Secure Boot原理和高通芯片Secure Boot原理

achirandliu · 2024-06-05 06:55:06 发布

标签： Secure Boot 的原理；高通；PBL; SBL;

Secure Boot 是一种安全启动机制，用于防止恶意软件在设备启动过程中加载和执行。它通过验证启动过程中各阶段加载的固件和软件的完整性和真实性，确保只有经过授权的软件能够运行，从而保护系统的安全性。

固件验证：
- 在设备启动时，首先执行一个受信任的固件（通常是只读存储器中的初始启动代码）。
- 该固件包含设备制造商的公钥，用于验证后续加载的固件或软件的数字签名。
Bootloader 验证：
- 初始启动代码会加载并验证 Bootloader（启动加载程序）的数字签名。
- 只有在验证通过的情况下，Bootloader 才会被执行，否则启动过程会被中止。
操作系统内核验证：
- Bootloader 接着会加载并验证操作系统内核的数字签名。
- 验证通过后，内核会被启动，否则启动过程会被中止。
驱动程序和系统文件验证：
- 操作系统启动后，仍然会持续进行验证，确保加载的驱动程序和关键系统文件未被篡改。
- 这通常通过内核模块签名和文件完整性检查来实现。

高通的 Secure Boot 实现基于 ARM TrustZone 技术和高通的硬件安全模块（HSM），其工作流程如下：

ROM Code (PBL - Primary Bootloader)：
- 高通 SoC 内部的 ROM 存储器中包含初始启动代码（PBL），它是整个 Secure Boot 链的第一个环节。
- PBL 验证 SBL（Secondary Bootloader）的签名，只有签名验证通过后，才会加载 SBL。
Secondary Bootloader (SBL)：
- SBL 是一个更复杂的启动加载程序，负责初始化硬件和加载操作系统或其他 Bootloader（如 Aboot 或 Little Kernel）。
- SBL 验证其加载的每一个组件的签名，包括内核、设备树和文件系统。
QSEE (Qualcomm Secure Execution Environment)：
- 高通设备包含一个安全执行环境 QSEE，它运行在 ARM TrustZone 的安全世界中。
- QSEE 提供额外的安全服务，如加密密钥管理、可信执行和安全存储。
RPM (Resource and Power Management)：
- RPM 固件运行在独立的处理器上，负责电源管理和资源分配。
- RPM 固件也经过签名验证，确保其未被篡改。

硬件根信任：
- Secure Boot 的信任根源于硬件，即设备的唯一密钥和存储在只读存储器中的初始启动代码。
- 这种根信任确保了攻击者无法绕过 Secure Boot 过程。
数字签名和公钥基础设施（PKI）：
- 各阶段的固件和软件都经过数字签名，设备中的公钥用于验证这些签名。
- 公钥通常由设备制造商预先烧录到硬件中，只有制造商拥有与之对应的私钥，用于签名固件和软件。
抗篡改措施：
- 所有验证过程都在启动的早期进行，确保在进入操作系统前，所有关键组件都已验证通过。
- 一旦发现未经授权的修改，启动过程会被中止，防止恶意软件执行。