Android系统的安全题目 - Android的Trusty TEE
Android Trusty TEE(可信执行情况)Trusty TEE(Trusted Execution Environment)是 Google 为 Android 设计的 可信执行情况(TEE)操作系统,用于在隔离的安全情况中运行敏感操作(如密钥管理、生物识别认证等)。它独立于 Android 主系统(Rich OS),确保即使 Android 被攻击,关键安全功能仍受保护。
参考:Google官方文档 Trusty TEE
1. Trusty TEE 的核心特点
(1)硬件级隔离
[*]运行在 ARM TrustZone(或其他硬件安全扩展,如 Intel SGX)提供的安全天下(Secure World)。
[*]与 Android(非安全天下,Normal World)完全隔离,防止恶意软件访问。
(2)轻量级实时操作系统
[*]基于微内核架构,仅提供必要的系统服务(如历程间通信、内存管理)。
[*]支持多任务,但严酷限制权限。
(3)Google 主导的标准化
[*]由 Google 定义 API 和安全规范,确保差异厂商(如高通、三星)的 TEE 实现兼容。
[*]与 Android 深度集成,支持 Keymaster、Gatekeeper 等关键安全服务。
2. Trusty TEE 的主要功能
Trusty 主要用于运行 Android 的 硬件级安全服务,包罗但不限于:
功能说明Keymaster硬件加密密钥管理(如装备加密、付出密钥)。Gatekeeper装备解锁认证(PIN/密码/图案的暴力破解防护)。Weaver安全存储用户凭证(与硬件绑定的密钥派生)。Biometric (指纹/人脸)在 TEE 内处理生物特征匹配,防止数据泄露。DRM (如 Widevine L1)高品级数字版权管理,防止视频内容被非法复制。Secure Boot验证系统镜像完整性,防止恶意固件启动。 3. Trusty 的软件架构
(1)Trusty 内核
[*]提供基础功能:任务调治、内存管理、IPC(历程间通信)。
[*]仅允许受信任的代码运行(需数字署名验证)。
(2)Trusty 用户空间
[*]可信应用(Trusted Applications, TAs):运行在 TEE 的安全应用,如 Keymaster TA。
[*]与 Android 通信:通过 libtrusty 和 TEE 驱动步伐(如 optee)与非安全天下交互。
(3)Android 集成
[*]HAL 层:通过 keymaster HAL、gatekeeper HAL 调用 Trusty 服务。
[*]用户接口:应用通过 Android Keystore 或 BiometricPrompt 间接使用 Trusty。
4. Trusty 的安全机制
(1)代码完整性
[*]全部 Trusty 应用和内核代码必须经过署名验证。
[*]防止未授权代码在 TEE 中运行。
(2)安全存储
[*]密钥和敏感数据加密后存储在 TEE 专属地区,Android 无法直接访问。
(3)抗侧信道攻击
[*]关键操作(如密钥天生)在硬件隔离情况中执行,制止时序攻击、缓存攻击等。
(4)长途认证(Remote Attestation)
[*]装备可向服务器证实其 Trusty 情况未被篡改(用于企业装备管理或付出验证)。
5. Trusty vs. 其他 TEE 方案
对比项Trusty (Google)其他厂商 TEE (如高通 QSEE, 三星 Knox)标准化Google 统一规范,Android 原生支持厂商自定义实现,兼容性依赖适配开源水平部分开源(Trusty 内核代码)闭源(仅提供二进制 Blob)应用生态支持标准 TEE API(GlobalPlatform)大概扩展私有 API安全性符合 Android 安全认证要求依赖厂商实现,部分装备曾曝毛病 6. 典型应用场景
[*] 指纹/人脸解锁
[*]生物特征模板存储在 Trusty 中,匹配过程在 TEE 完成,Android 无法获取原始数据。
[*] 移动付出(如 Google Pay)
[*]付出密钥由 Keymaster 在 Trusty 内管理,署名操作在安全情况执行。
[*] 企业装备管理
[*]长途证实确保装备未被 Root,符合公司安全计谋。
[*] DRM 保护(如 Netflix 4K)
[*]Widevine L1 依赖 Trusty 保护解密密钥,防止视频流被录制。
7. 开发者如何与 Trusty 交互?
[*]平常应用:通过 Android 高层 API(如 BiometricPrompt、AndroidKeyStore)间接使用 Trusty。
[*]OEM/驱动开发者:需实现 Trusty 兼容的 HAL 层(如 keymaster_gatekeeper HAL)。
[*]TEE 应用开发者:使用 Trusty SDK 编写可信应用(TA),需 Google/厂商署名。
8. 未来演进
[*]StrongBox:Android 9+ 支持的安全芯片标准,部分 Trusty 功能可迁移到独立安全元件(如 Titan M)。
[*]Rust 语言支持:Google 探索用 Rust 重写部分 Trusty 代码,提升内存安全性。
总结
Trusty TEE 是 Android 安全架构的基石,通过硬件隔离保护最敏感的操作(如密钥、生物识别)。它与 Keymaster、Gatekeeper 协同工作,确保即使 Android 系统被攻破,关键数据仍安全。随着硬件升级(如专用安全芯片),Trusty 的能力将进一步扩展。
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