码迷,mamicode.com
首页 > 其他好文 > 详细

可信执行环境TEE(转)

时间:2015-12-16 12:36:45      阅读:648      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:

硬件威胁:ARM的架构设计

软件威胁

TEE是中等安全级别

可信执行环境(TEE)是Global Platform(GP)提出的概念。针对移动设备的开放环境,安全问题也越来越受到关注,不仅仅是终端用户,还包括服务提供者,移动运营商,以及芯片厂商。TEE是与设备上的Rich OS(通常是Android等)并存的运行环境,并且给Rich OS提供安全服务。它具有其自身的执行空间,比Rich OS的安全级别更高,但是比起安全元素(SE,通常是智能卡)的安全性要低一些。但是TEE能够满足大多数应用的安全需求。从成本上看,TEE提供了安全和成本的平衡。TEE在安全方面注重如下:

         开放环境的使用,使得设备暴漏于各种攻击之下;

         隐私,个人信息如联系人,短消息,照片,视频等,需要不被盗窃,丢失或者受到恶意软件的攻击;

         内容保护,对于DRM而言,条件接收服务或者内容保护的许可等也倾向于使用硬件级别的保护;

         公司数据,比如登陆VPN的凭据等的保护;

         连接性保护,在3G,4G,wifi,乃至NFC等方面,密钥资源的保护;

         金融风险,比如金融交易中的用户交互数据(交易内容,交易额,用户输入PIN等)。

TEE的参与者则包含SP,运营商,OS和移动应用开发者,设备厂商,芯片厂商等。

如前所述,TEE是与Rich OS并存的,可见下图。

技术分享

其中,TEE所能访问的软硬件资源是与Rich OS分离的。TEE提供了授权安全软件(可信应用,TA)的安全执行环境,同时也保护TA的资源和数据的保密性,完整性和访问权限。为了保证TEE本身的可信根,TEE在安全启动过程中是要通过验证并且与Rich OS隔离的。在TEE中,每个TA是相互独立的,而且不能在未授权的情况下不能互相访问。

GP在TEE的标准化方面下足了工夫,基础的规范有TEE内部API,TEE客户端API,当然目前还有一系列的补充的功能性API规范,以及应用管理、调试功能、安全保护轮廓等规范正在制定中。

         TEE内部API主要包含了密钥管理,密码算法,安全存储,安全时钟资源和服务,还有扩展的可信UI等API。可信UI是指在关键信息的显示和用户关键数据(如口令)输入时,屏幕显示和键盘等硬件资源完全由TEE控制和访问,而Rich OS中的软件不能访问。内部API是TEE提供给TA的编程接口;

         TEE外部API则是让运行在Rich OS中的客户端应用(CA)访问TA服务和数据的底层通信接口。

TEE的位置

TEE是运行在设备中的,提供介于普通RichOS和SE(智能卡)之间的安全性的框架。当前的很多安全架构还是基于Rich OS + SE的方式,其实这在方便程度和成本上都不能提供“刚刚好”的契合。因为某些小额的支付,DRM,企业VPN等,所需要的安全保护强度并不高,还不需要一个单独的SE来保护,但是又不能直接放在Rich OS中,因为后者的开放性使其很容易被攻击。所以对于这类应用,TEE则提供了合适的保护强度,并且平衡了成本和易开发性。这可以从下图的分析中看到。

技术分享

对于抗攻击性,SE最高,Rich OS很低;对于访问控制爱,与抗攻击性类似,但是Rich OS能做得更多一些;对于用户界面,SE无能为力,而Rich OS最丰富;开发难易程度上,Rich OS最容易,当然如果TEE标准做得好,也能做得“相当”容易;处理速度上,TEE和Rich OS相当,因为二者使用的同一个物理处理器,SE则肯定慢;最后,SE是物理上可移除的。

从成本和安全性的平衡来看,下图给出了展示。

技术分享

可见,加入了TEE后,额外成本增加很低,而可以达到一个中等保护的级别;如果要达到高级别保护,就需要额外的成本了。这个图的分析并不是说TEE的出现就使得设备上不需要SE了,而是作为一种中等安全级别的层级,满足相应的安全目的。

具体用例

公司安全用例:当用户使用移动设备访问电子邮件,内部网和公司文档的时候,需要有可信赖的端到端安全,以确保公司数据在设备上是受保护的,及网络认证数据不被误用。通过将关键资产与开发环境分离,TEE可以有如下方式来增加公司应用的安全:

         公司应用,如email管理器可以依赖于TA,实现敏感功能如加密存储和email的访问控制;

         VPN认证可以依赖于TA,允许VPN凭据的安全提供和认证算法实现;

         访问策略可以用可信UI实现。当需要访问加密数据和建立网络连接时,需要用户输入口令;

         一次性口令(OTP)可以由TA实现,从而把智能手机作为一个安全认证token使用,这种方式是当使用PC登陆公司网络时适用的(双因子认证方法)。

 内容保护用例:对于高质量内容,如音乐,视频,书籍和游戏,相应的SP也需要有内容保护机制来防止非法拷贝和传播。对内容保护而言,可以有如下几种方式:
         防止拷贝系统(如数字水印);

         数字版权管理系统(如微软的PlayReady或者OMA DRM);

       条件接收系统(如Nagra,NDS,Irdeto等)。

这些内容保护系统也可以依赖于TA的如下功能:

        存储密钥,凭据和证书;

        执行关键软件;

        执行关键的内容保护函数和/或安全地委托给SE。

移动支付用例:移动支付可以分为远程移动交易,和近场支付两类。风险则有可能是设备中的恶意代码在用户不知情的情况下,去做了如下的事情:

         获取用户口令或PIN;

         修改交易数据,比如交易金额;

         在没有用户确认的情况下生成交易。

借助于TEE的可信UI特性,TEE可以提供用户认证、交易确认和交易处理等方面的保护。

 

TEE的概念是基于ARM的TrustZone技术的,虽然GP在文档里一直没有明说这一点。而TrustZone架构是ARM系统化设计出来的,在处理器核和调试功能等方面都有充分的功能性和安全性考虑。因此在针对OMTP的电子消费设备的安全威胁,以及OMTP TR1中提到的扩展的安全威胁,ARM和GP都有相应的考虑。对于硬件安全威胁,ARM在架构设计上使其攻击更加困难,相应的代价也更高一些;而对于软件安全威胁,也不再是一场取得操作系统root权限的游戏了,而是把Rich OS和TEE的执行空间和资源分离,除非TEE本身有漏洞,或者TA包含恶意代码,否则软件攻击也会非常困难。当然,TEE本身应当是通过一定级别的认证(EAL2或EAL3,特殊行业应用EAL4及以上),而TA也肯定是需要相应机构的认证和签名才能部署到设备上去的。无论是TEE的认证,还是TA的可信管理,都是另外的重量级话题。而在此之前,如何实现Rich OS与TEE的通信机制,高效的内存共享机制,以及多核架构带来的问题等,都是具有挑战性的话题。

可信执行环境TEE(转)

标签:

原文地址:http://www.cnblogs.com/zhengtu2015/p/5050693.html

(0)
(0)
   
举报
评论 一句话评论(0
登录后才能评论!
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码!