少有人知道HSM安全启动

打印 上一主题 下一主题

主题 1583|帖子 1583|积分 4749

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

x
在MCU集成HSM(硬件安全模块)的系统中,安全启动(Secure Boot)机制会通过硬件级加密和密钥掩护实现更高品级的安全防护。以下是HSM在安全启动中的核心作用及具体实现:
  1. 安全引导链(Secure Boot Chain)

  HSM作为信任根(Root of Trust),逐级验证启动过程中每个组件的完整性和正当性:
  

  •          BootROM验证BootLoader:     
    HSM验证BootLoader的数字署名(如ECDSA/RSA),确保其未被窜改,私钥由OEM严格管理。
  •          BootLoader验证应用步伐(APP):     
    HSM参与APP署名验证,比对固件哈希值与署名中的加密哈希值,防止恶意代码注入。
  •          运行时完整性检查:     
    HSM周期性校验关键代码段(如停止向量表)的哈希值,防止运行时窜改。
  2. 密钥管理与安全存储

  HSM提供硬件级密钥掩护,避免密钥泄露:
  

  •          密钥分级存储

    •                主根密钥(Master Key):固化在HSM的OTP(一次性可编程)区域,不可读取,仅用于解密其他密钥。
    •                固件署名公钥:存储在HSM的安全存储区,用于验证BootLoader和APP的署名。
       
  •          密钥利用隔离:     
    HSM的加密操纵(如署名验证)在独立的安全情况中执行,与主CPU隔离,防止侧信道攻击。
  3. 加密算法加快

  HSM内置硬件加快引擎,高效执行安全启动所需的加密操纵:
  

  •          非对称加密:ECDSA、RSA-2048/4096署名验证。
  •          对称加密:AES-256用于固件解密(如加密升级包)。
  •          哈希计算:SHA-256/384天生固件哈希值。
  •          真随机数天生(TRNG):用于天生动态密钥或挑衅值。
  4. 防回滚掩护(Anti-Rollback)

  HSM通过版本控制防止固件降级攻击:
  

  •          版本计数器:     
    HSM存储当前固件版本号,升级时检查新版本必须高于当前版本。
  •          安全计数器(Monotonic Counter):     
    每次升级后递增计数器,旧版本固件因计数器值不匹配而被拒绝启动。
  5. 安全通信与认证

  HSM管理设备身份认证,确保启动过程中的通信安全:
  

  •          设备唯一身份(HUID):     
    HSM内置唯一硬件标识符,用于天生设备证书(如X.509),实现与云端或诊断设备的双向认证。
  •          安全调试接口:     
    通过HSM验证调试工具证书,防止未授权访问(如JTAG锁定)。
  6. 安全启动流程示例

  以带HSM的汽车ECU为例,安全启动流程如下:
  

  •          上电初始化

    •                HSM激活,检查自身完整性。
    •                读取BootROM中的启动代码,验证其署名。
       
  •          BootLoader验证

    •                HSM利用预存公钥解密BootLoader署名,计算哈希值并比对。
    •                若验证通过,加载BootLoader;否则触发安全非常(如进入恢复模式)。
       
  •          应用步伐(APP)验证

    •                BootLoader通过HSM验证APP署名和版本号。
    •                HSM解密固件哈希值,与计算值比对,并检查版本是否高于当前版本。
       
  •          跳转执行

    •                所有验证通过后,HSM开释系统控制权,跳转到APP入口。
    •                HSM持续监控关键内存区域,防止运行时攻击。
       
  7. 符合的安全尺度

  HSM的设计通常满足以下行业安全尺度:
  

  •          ISO 21434(汽车网络安全)
  •          AUTOSAR SecOC(安全通信)
  •          Common Criteria EAL4+ (硬件安全品级)
  •          NIST FIPS 140-2/3(加密模块认证)
  HSM在安全启动中的核心价值
  

  •          硬件级信任根:提供不可窜改的密钥存储和加密操纵。
  •          防御深层攻击:反抗物理攻击(如探针注入)、软件毛病利用。
  •          合规性保障:满足汽车、工业等领域对功能安全的严苛要求(如ISO 26262 ASIL-D)。
  现实实现中,需结合MCU厂商的HSM架构(如英飞凌HSM、NXP HSE、STM32 TrustZone)进行定制化开发。TrustZone、HSM(硬件安全模块)和HSE(硬件安全引擎)是三种不同的硬件安全技术,各自具有独特的功能和应用场景。

免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!更多信息从访问主页:qidao123.com:ToB企服之家,中国第一个企服评测及商务社交产业平台。
回复

使用道具 举报

0 个回复

倒序浏览

快速回复

您需要登录后才可以回帖 登录 or 立即注册

本版积分规则

tsx81429

论坛元老
这个人很懒什么都没写!
快速回复 返回顶部 返回列表