安全之安全(security²)博客目录导读

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本篇博客，我们聚焦RISC-V 2024中国峰会上的RISC-V和OP-TEE结合的一个安全系统实践，来自芯来科技桂兵老师。

关于RISC-V TEE(可信执行环境)的相关方案，如感兴趣可参考RISC-V TEE(可信执行环境)方案初探

首先，我们看下ARM和RISC-V架构下支持TEE的硬件和软件，以下RISC-V的相关方案还没有GP TEE标准的开源软件方案，那么芯来的这个安全系统实践主要来探索这个方面。

【注意】AP-TEE是RISC-V官方标准的TEE，目前处于in development状态，可参考GitHub - riscv-non-isa/riscv-ap-tee: This repo holds the work area and revisions of the non-ISA specification created by the RISC-V AP-TEE TG. This specification defines the programming interfaces (ABI) to support the Confidential VM Extension (CoVE) confidential computing architecture for RISC-V application-processor platforms.

然后，我们来看下芯来的OP-TEE方案，整体是由HOST端和HSM（Hardware Security Module）端组成，其中都包含RISC-V架构的core，互相之间通过Mailbox进行通讯。

接着，我们再看下Secure boot安全启动的方案

具体的流程如下：

• HSM BootROM从flash加载hsmboot到HSM ILM， 验签解密

• HSM Boot从flash加载SPL到Host CLM，验签解密， 运行NSBS等待Host请求crypto 服务

• SPL 初始化DDR，从flash加载 opensbi/optee/uboot到DDR，验签解密

• U-Boot从SD卡加载kernel/rootfs到DDR，验签解密 Host验签和解密，通过MailBox请求HSM NSBS服务

• SPL->OpenSBI->OP-TEE ->U-Boot->Kernel

隔离机制如下，主要还是借助PMP的内存隔离和借助M/S/U模式的CPU安全状态隔离，除此之外

整体的运行架构图如下，和ARM的Trustzone软件安全架构非常类似：

该工作还有一个重点就是对中断隔离的处理，具体的机制如下，和Trustzone架构下大系统中断路由的9种示例相比还是相对简单许多

• 代理所有中断到S模式

• 对PLIC 中断使能模式分类：

• M模式使能的中断：非本世界处理

• S模式使能的中断：本世界处理

• Monitor 管理中断使能模式，比如进入非安全 世界前，设置安全外设中断到M模式使能，非安全外设中断到S模式使能

• 为避免竞态，规定进入安全世界后，不响应非安全世界中断，但安全中断能打断非安全世界执行

在非安全世界执行时，来了一个想要给TEE处理的中断的一个大致流程如下：

最后，作者进行了Xtest用例执行的Demo展示，可以在芯来的qemu平台、UX900 FPGA环境上运行OP-TEE。

在github上的一个上游链接如下：https://github.com/OP-TEE/optee_os/issues/6173

演讲幻灯片和视频回放参见：2024RISC-V中国峰会 演讲幻灯片和视频回放均已公开

其他安全相关议题参见：2024 RISC-V中国峰会 安全相关议题汇总