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标题: Android系统的安全题目 - Android的Trusty TEE [打印本页]

作者: 道家人 时间: 2025-4-25 23:50
标题: 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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