BootRom启动FSBL(TF-A BL2)是MP15启动的第一次跳转,对应到第一篇文章的这个图 我是按从头到尾的流程来写的,和官方视频会有一些差异 " m/ f5 e# U/ L! c6 C3 U8 @+ d+ Y! o8 x7 a0 O" |$ b6 A/ ] 一、第一步:生成秘钥对 首先说一下官方是提供了PC端上位机工具的(名字叫KeyGen_tool,这个工具在STM32CubeProgrammer是自带的),其中加密方式使用ECDSA 256加密算法,椭圆曲线提供P-256 NIST、Brainpool 256 T1这两种,我们可以自行选择 & I0 Q7 x/ x/ ?8 l1 G! r! c1 {+ S$ e! G 我们需要在PC上生成PB key和PV key,最后我们还要计算PB key的hash值(简称PKH)(使用SHA-256计算hash) E7 q E i e: |0 b! h6 w3 N; E- L7 |2 e- j i& y 使用ST的工具生成的话,PKH是直接提供二进制的文件,这样我们就不需要自己再做转换了,下一步的烧录可以直接用 具体如何使用KeyGen,我这边就不赘述了,大家看下面这个视频 [media=x,500,375]【【STM32MPU 安全启动线上课程】2.1.2 MP15x SecureBootROM 如何使能】 【精准空降到 03:14】 https://www.bilibili.com/video/B ... 43b6b7afd3cc3&t=194[/media] + E8 s- P0 O$ W9 Q# |二、第二步:编程OTP区数据 刚才第一步生成了一个PKH,他是要被写入到芯片的OTP中的,存放到OTP的第24-31字中 具体如何写入的操作这里就不展开了,可以看一下这个视频 9 {1 y' t3 |! y4 e- I[media=x,500,375]【【STM32MPU 安全启动线上课程】2.1.2 MP15x SecureBootROM 如何使能】 【精准空降到 07:02】 https://www.bilibili.com/video/B ... 43b6b7afd3cc3&t=422[/media] ; M4 h* u$ s. S5 \ 这边我就简述一下有几种方法: 方法1:使用STM32CubeProgrammer写入,可以使用命令行 或 GUI界面(作为开发人员,在开发阶段我首选就是GUI) / j5 |- t- s! [. \* ]/ J( r1 s. F$ I方法2:使用U-Boot,可以使用stm32key command 或 fuse command 7 I$ M8 X B3 L, }; Q9 A方法3:SSP(Secure Secret Provisioning),这是给代工厂生产时使用的,主要目的时实现在不安全的环境中安全的烧录这些敏感的数据到OTP中,他本质也是一些加密算法和加密硬件(ST有一个类似于身份认证的卡片,用于实现验证),对需要写入的数据做加解密,这样工厂就只能看到加密后的密文,解密后的明文都在ST的工具中执行,是一个黑盒,第三方是无法知道的,这样来实现安全烧录。对这个感兴趣的可以看一下这个视频 [media=x,500,375]【【STM32MPU 安全启动线上课程】2.4 OTP安全烧录介绍】 https://www.bilibili.com/video/B ... 8fc87a43b6b7afd3cc3[/media] 4 T* W# d U/ U9 Y, W% Z( P 三、第三步:对TF-A固件签名 ST也提供了签名用的工具,我们只需要把TF-A的固件、PV Key提供给工具就好,工具会使用PV Key对TF-A固件进行加密计算(加密方式就是我们之前说的ECDSA 256加密算法,2种椭圆曲线自己选择),这样得到的结果就是签名的结果了,可以放到header中。 ! [3 W% C9 s, \. f: y 最终你会得到一个经过签名的TF-A固件(他就=header信息+原来的TF-A固件) 7 R: N" `! Z: b T' k1 A# u6 G' r0 {3 a" ~: t 当然header里面还会有其他东西,下图是整各header的内容,可以做一些了解,但我这边不会详细展开 我们重点需要知道的是header里会储存PB Key(表中的ECDSA public key)、签名信息(表中的Image signature)、椭圆曲线(表中的ECDSA algorithm) 还有一个Version number,这个也很重要,是用于防回滚的,我会在下面章节说这个,这里就不说了 2 K$ x5 }' d. J+ l1 X8 J* u$ k四、第四步:close device(非必选) 什么是close device? 5 o8 `5 t: C6 k4 ~: ~+ E- R' o要解释这个东西,我们就要了解一下STM32MP15的Product Life Cycle,它覆盖了一个试用MP15的产品从开发、生产、市场问题排查三个阶段,下图为他的状态流程 我们就看C/F系列产品就好,其他系列都不支持安全启动,那也就没有close device这个操作了 1 V7 G4 n; P" C6 F" j$ M7 S# E, N6 [( ~$ n; _ UNDER_PROVISIONING状态时SSP时会经历的,我们开发阶段可以忽略 ' U' A' O; u0 \那么对于我们开发来说就只有3种状态了:LOCK、UNLOCK、RMA # r; s C) X+ H! L+ d2 u4 v: `! i( i) s6 D0 ?4 k6 B 接下来我就描述一下这3种状态的具体含义 0 ]$ o6 ^4 }4 V1.UNLOCK:出厂的默认状态,当产品为这个状态时,安全启动的业务都会执行,但是即使固件校验不通过,也会启动下一级的固件,可以用于早期调试阶段,这样旧不用每次都对固件签名,节省工作量 / h* N3 m/ d+ W" F% b2:LOCK:UNLOCK的设备可以经过close device变成LOCK状态,在这个状态下会严格执行安全启动业务,校验不通过,就不会执行下一级的固件,并且各种调试接口都会被关闭。这个一般就是在生产阶段做的,生产好后的产品都是LOCK状态 4 K5 h, g* T5 ~+ \( b1 M8 T- x5 Z3:RMA:用于处理市场问题时使用,刚才说了LOCK阶段所有调试都会关闭,那么有问题的产品回来后,研发人员如何排查问题呢?RMA状态就是在这个时候用的,我们可以使用密码,让固件进入RMA状态,此时我们就可以使用JTAG调试了 % T! `8 M' S1 D6 p还有一张图展示这三者的关系,虽然名字换成了open与close,但是是同一个意思 # S/ i9 B3 ^( K9 Y, c: a 设备当前是否为open或close,是根据OTP中的一个flag来决定的,也就是说,我们close device的这个动作的本质就是往OTP中写入一个数据(图里也说了,如果OTP中没有数据的话,并且在没有干扰或错误的情况下完成了初始化OTP,设备就会处于open状态,这就是刚才说的出厂默认为UNLOCKJ) : @( V: I" T& J# Z; G" s! Q 五、第五步:运行时如何验证 简单流程如下图所示 . M! ]9 M1 ~3 P e4 D, E: M1.上电后运行ROM Code,也就是BootRom,当要跳转到TF-A时,他会先加载FT-F的分区(这里面有2个东西,一个是TF-A固件代码,还有一个是TF-A的header,这个就是完成签名后的固件) 2.在芯片的OTP区中有PB key的hash值,还有一个version(这个用于防回滚,配合header中Version number实现的,他的具体机制后面会讲) 4 ~+ t) Q7 `* J8 c2 R- o+ }3. 3.1 验证PB Key是否有效 在header中有一个信息就是PB key,可以算出他的hash值,现在我们就可以用OTP中的hash值和header中的做个对比,看看是否一致,验证PB key是否有效。 3.2 验证image是否有效 如果PB Key有效,就可以开始验证TF-A固件,用PB key对TF-A固件代码进行ECDAS 256计算,和header中的Image signature作对比,验证固件是否被篡改(当然,如果设备为UNLOCK,即使验证失败,固件也会被启动) 3.3 防回滚机制 , V8 _# h- h8 ~* \ 下面有防回滚机制,这里不展开说 & J! L' j! v; ^. }$ w9 J六、防回滚机制 + d% {- \1 w! U刚才说了在OTP中会有一个version,TF-A的固件中也有一个version,他俩配合实现防回滚 ' R7 Z; e4 i9 g 其中OTP的是一个单向计数器,也就是说这玩意儿他只能++,看了一下header中的version,有32bit,也足够大,不管怎么++,也肯定够用了 # }; D* {. b8 J: z7 T当OTP中的version比header里的高,那么这个固件就不会被启动,这就是触发了防回滚的机制 " B3 z+ n1 a* ~9 a- C, P: c- O, V8 m: }: A b: g% B1 ~; P; h2 s 如果我想退回到旧版本的固件应该怎么办?可以重新生成一个新的带签名的固件,但是header中的version写大一点,比OTP中的大,这样就可以达到目的啦 七、疑问与思考 / j! b6 H: v8 k/ x6 |6 V3 C3 m9 b3 I% X ! f. ^+ n- x* V1 R! s这里我有几个疑问 1:既然保存在OTP中的UNLOCK与LOCK判定相关的数据这么重要,那么在LOCK后,我们应该是无法再次改写OTP了(这不是废话吗,这么明显的漏洞ST肯定堵住了),我想知道ST是否还做了其他的保护措施,例如给芯片一些干扰,让他读取到错误数据后,是否会阴差阳错的进入到UNLOCK状态?还有我直接磨芯片是否可以实现篡改OTP数据实现攻击?(有些产品使用单片机,会把关键数据储存到片内flash,有些攻击就是直接磨芯片,飞线直接读写flash) 2.LOCK与RMA之间relock最多就3次?为什么要这样设计?超过3次就永远锁死芯片?万一有一些玄学问题,需要反复LOCK与RMA之间切换该怎么办? 3.如果我header中的version不小心写成了0xFFFFFFFF,是不是这颗芯片就废了?因为OTP中的version无法再++了: s5 r3 J5 I, M! R) J/ L4 S 4.OTP中的version是在什么时候增加的?是当TF=A固件成功运行后,直接把OTP中的version加到和header中的version一致? 5。我如果生成新的TF-A固件,但是header中的version还是和上一个可以正常运行的固件的版本一样,那设备会怎么样呢?会正常启动吗?还是说有一些什么其他机制来做判断8 j, F+ i! k" r* \/ P( ] ! h- r* B) C+ ?: L 2 ^8 Y+ D; r. i5 f8 A + Q; v7 Q0 ~1 `) k0 m |
《STM32MPU安全启动》学**结
《STM32MPU安全启动》学习笔记5.2如何使能Uboot校验
《STM32MPU安全启动》学习笔记5.1 UBoot 的校验
《STM32MPU安全启动》学习笔记4.2使能M安全启动功能
《STM32MPU安全启动》学习笔记4.1 STM32MP1和STM32MP2 M核启动
《STM32MPU安全启动》学习笔记3.3使能TF-A带加密的功能 13/25系列
《STM32MPU安全启动》学习笔记使能TF-A身份验证STM32MP13/15
《STM32MPU安全启动》③TF-A BL2启动U-Boot与OP-TEE
《STM32MPU安全启动》④U-Boot启动Kernel
《STM32MPU安全启动》①信任根、信任链及MP15启动流程