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安全啟動(dòng)- 云馳未來
背景描述
隨著車聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)類型的嵌入式系統(tǒng)劃定安全優(yōu)先順序的需求日益迫切。確保安全的啟動(dòng)過程是保護(hù)任何嵌入式系統(tǒng)的首要步驟，也是在應(yīng)用中預(yù)防惡意軟件壁壘的必要部分。“安全啟動(dòng)” (Secure Boot) 是指操作系統(tǒng)在啟動(dòng)鏡像與軟件之前必須先根據(jù)硬件信任根進(jìn)行認(rèn)證， 才能使其用于啟動(dòng)的過程。硬件信任根必須以此方式提前作好準(zhǔn)備：它只認(rèn)證使用受信任的安全憑證所 產(chǎn)生的程序?？傊_保開機(jī)啟動(dòng)和 OS 軟件是預(yù)期的制造商版本，而不至于被惡意軟件或惡意的第三方篡改過。
實(shí)現(xiàn)概要
Secure Boot 的基本思想是從 Preloader 到啟動(dòng)末尾 Image 的多層鏈?zhǔn)叫ｒ?yàn)機(jī)制（如下圖所示）。Preloader 利用 Hash 函數(shù)來驗(yàn)證 LK 的完整性；然后 LK 將會(huì)驗(yàn)證 Linux Kernel；最后 Linux Kernel 來驗(yàn)證 Android Image，所有的 Boot Images 會(huì)通過 RSA 算法的私鑰加密并在生產(chǎn)階段載入控制器，每個(gè)Image 文件的 RSA 公鑰保存在前一級(jí)用私鑰簽名的 image 當(dāng)中，而計(jì)算得到 LK 的 Hash 值和第一級(jí)的公鑰則保存在芯片的一次可編程模塊中，以防止其被修改。需要注意的是，RSA 私鑰是 Secure boot 的保障，需要被小心的保存起來。
圖7.2-1 基于信任鏈的啟動(dòng)流程分區(qū)說明：
Preloader
Preloader 位于芯片的 ROM 內(nèi)，芯片出廠后不能修改，它包含了 SHA1 和 RSA 算法，且 Preloader 的 Hash 值也保存在芯片的一次性可編程模塊（efuse）中，Preloader 在下載或啟動(dòng)會(huì)比較 efuse 和 LK 的 Hash 值。
LK
Bootloader 的一部分，它會(huì)被加載到芯片的內(nèi)部 RAM 中，所以其大小受芯片內(nèi)部 RAM 大小的限制， LK 的主要作用是初始化外部?jī)?nèi)存，即我們常說的 DDR。
Linux Kernel
Linux 內(nèi)核，包含進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備驅(qū)動(dòng)等內(nèi)核程序。
Android
安卓 System 分區(qū)，包含了整個(gè)安卓操作系統(tǒng)、用戶界面、和所有預(yù)裝的系統(tǒng)應(yīng)用程序。
實(shí)現(xiàn)詳細(xì)（簽名與驗(yàn)簽）
圖7.2-2 簽名流程
簽名流程：
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生成密鑰對(duì)，即 public key 和 privete key
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使用 SHA256 計(jì)算鏡像的 hash，并使用私鑰對(duì)鏡像進(jìn)行 RSA2048 簽名；
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使用 SHA256 計(jì)算出 public key 的 hash；
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將鏡像代碼 +2 中簽名 +public key 進(jìn)行打包形成新的鏡像；
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使用 eFuse 工具將 3 中的 hash 燒寫到 eFuse。
驗(yàn)簽流程：
-
首先從新的鏡像中獲取 public key 計(jì)算 hash 值；
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從 eFuse 中讀取預(yù)燒寫的 hash 值進(jìn)行對(duì)比，如果相同則繼續(xù)否則 boot 失敗；
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從新的鏡像中獲取簽名，然后使用 RSA2048 計(jì)算 hash；
-
使用 SHA256 計(jì)算鏡像 code 段的 hash 值，3 和 4 的結(jié)果對(duì)比，相同則繼續(xù)，否則失敗。
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