ARM的TrustZone技术

2024-04-15 05:28
文章标签 技术 arm trustzone

本文主要是介绍ARM的TrustZone技术,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

ARM的TrustZone技术是一种系统范围的安全解决方案,旨在为高性能计算平台上的各种应用提供保护,如安全支付、数字版权管理、企业服务和基于Web的服务。其核心原理是通过硬件级别的隔离和保护来增强系统的安全性。

工作原理

TrustZone技术通过在ARM架构中实现两个不同的安全域——安全域(Secure World)和非安全域(Non-secure World)——来提供安全保障。这两个域在硬件层面上是隔离的,确保安全域中的数据和指令不会被非安全域访问和修改。安全域提供了一个受信任的执行环境,用于运行安全关键的软件,如安全引导程序、加密算法和安全认证等;而非安全域则用于运行普通的应用程序和操作系统。

在TrustZone架构中,处理器的寄存器和内存空间被划分为安全域和非安全域的两个部分。当处理器处于安全状态时,它运行在安全域中,执行安全关键的任务;当处理器处于非安全状态时,它运行在非安全域中,执行普通的应用程序。这种划分确保了安全域和非安全域之间的隔离,从而防止了潜在的安全威胁。

安全扩展

ARM核心架构中的TrustZone技术通常被描述为一种安全扩展(security extension)。在ARMv7和ARMv8架构中,CPU的每个核心都被虚拟化为安全(Secure)和非安全(Non-secure)两种模式。当核心为非安全模式时,Secure Configuration Register的NS位被置为1;而在安全模式下,NS位被置为0。NS位默认为0,意味着CPU上电后默认处于安全模式。在这两种模式下,CPU核心对中断的处理、MMU/Cache访问、定时器、调试等都进行了相应的安全扩展。

系统实现

TrustZone技术的实现并非由单一模块完成,而是需要整个系统中的所有硬件模块共同协作,包括CPU、内存、外设和中断控制器等。例如,通过AXI-to-APB bridge上的配置,可以区分外设是安全(secure)还是非安全(Non-secure)的,从而实现对外设的安全管理。安全外设(如TZPC)永远配置为安全外设,而非安全外设(如定时器和RTC)则可以由软件进行配置。

安全性

尽管TrustZone技术提供了强大的安全保障,但它并非无懈可击。随着技术的发展和软硬件漏洞的发现,独立的硬件安全单元逐渐成为趋势。例如,Android 9.0 Keymaster从对TrustZone的支持提升到对独立Security Elements的支持,显示了技术更新的迅速。

总的来说,ARM的TrustZone技术通过在硬件层面上实现安全域和非安全域的隔离,提供了一个强大的安全执行环境,保护了敏感数据和关键操作免受未经授权的访问和篡改。这项技术已经成为移动安全领域的重要基础技术,为嵌入式系统提供了坚实的安全基础。

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