汽车信息安全--如何理解TrustZone(2)

目录

1.概述

2 如何切换安全状态

3 TrustZone里实现了什么功能？

4. 与HSM的比较

1.概述

汽车信息安全--如何理解TrustZone(1)-CSDN博客讲解了什么是Trustzone，下面我们继续讲解与HSM的区别。

2 如何切换安全状态

在引入安全扩展后，Armv8-M相应地也设计了新的指令，用于支持内核Secure和Non-Secure之间的函数调用。

• Non-Secure调用Secure侧函数的指令：SG
• Secure侧返回Non-Secure侧的指令：BXNS、BLXNS

  具体使用方式如下图所示：

  

  • NSC：全称Non-Secure Callable，是一段memory，是Armv8-M处理器允许SG指令调用的唯一类型；
  • SG：Secure Gateway，如果SG如果不在NSC目标地址，则从NS到S的函数调用将产生Fault

    上述示例具体实现如下：

    

    对于中断的处理，两种状态可自由切换，硬件入栈上下文并根据条件清除限产，举例如下：

    

    当CPU在Secure状态下运行代码时发生了NS的中断，此时被打断的代码、当前执行的上下文会被硬件自动压到对应状态的堆栈，此外还会自动清零当前寄存器防止数据泄露，当handler处理后，返回到Secure继续运行。

    3 TrustZone里实现了什么功能？

    从上面简介里我们可以发现，Armv8-M引入安全扩展的目的是为了实现系统隔离，借用网上对该架构的抽象图，主要是在CPU、资源、访问权限上做出了限制。

    

    那引入TrustZone的目的就很明确了，希望在MCU内部建立一个隔离环境，为Non-Secure里的代码提供通信、数据等保护。 

    以IoT产品为例，常见的安全保护功能架构如下：

    

    Non-Secure运行IoT功能相关的代码，但当其需要敏感信息、通信加解密技术时，就可以调用TrustZone中的相关软件功能，而Secure硬件资源则可以实现敏感数据存储、安全OTA等等。 

    4. 与HSM的比较

    Armv8-M的TrustZone是基于CPU视角的，因此本质上Secure和Non-Secure是基于某种时间片技术分时复用CPU，这与HSM拥有自己独立内核是有区别的；

    其次，TrustZone本身是不含密码学相关组件的，相当于它是一个系统级别的隔离框架，具体框架里如何装修是要芯片架构师来把控。如新思提供的HSM IP，它就把这两个概念融合到一起，如下图：

    

    针对单核，它设计了Fx HSM，猜想应该也是在安全和非安全态切片运行，只是在该方案中，它添加了密码学硬件加速引擎、真随机数生成器 ；

    针对多核来说，设计了Vx HSM，这与我们常见的evita HSM就很像了。

    所以，个人认为：

    • TrustZone是一种安全技术，用于ARM架构的处理器中，如ARM Cortex-A和Cortex-M系列处理器。
    • 它将处理器的安全状态分为安全区域（Secure World）和普通区域（Normal World），实现了硬件级别的隔离和安全保护。
    • 安全区域可以运行受信任的代码和安全应用，而普通区域则运行普通的应用程序。安全区域和普通区域之间的通信通过安全的通信通道进行，保证了安全性。
    • 据了解，该技术广泛应用于移动设备、物联网设备等领域，用于保护敏感数据和执行安全的应用程序。
      • HSM是一种专用的硬件设备，用于生成、存储和管理加密密钥，以及执行加密运算和安全操作。
      • HSM通常包含硬件隔离、加密芯片、随机数生成器等安全组件，能够提供高级的安全保护，防止密钥泄露和恶意攻击。
      • HSM广泛应用于安全领域，如金融行业、电子商务、云计算、汽车行业等，用于保护加密密钥、数字签名、加密数据等重要安全信息。

        这两者主要区别在于，TrustZone是处理器级别的安全技术，用于实现硬件级别的隔离和安全保护，而HSM是一种专用的硬件设备，用于管理密钥和执行安全的加密运算。

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