是否有可能將嵌入式系統(tǒng)的安全性從負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)變?yōu)樽８＃窟@是 ST 試圖通過STM32Trust回答的問題，該計劃專注于我們?yōu)樘岣咴O(shè)備安全性而帶來的所有軟件和硬件解決方案。信息安全或信息安全可能是一個負(fù)擔(dān)，因為它是一個如此廣闊的領(lǐng)域。因此，幫助工程師意味著讓 ST 工具更易于使用。事實上，利用系統(tǒng)提供的所有功能并不總是顯而易見的。此外，獲得嚴(yán)格認(rèn)證的需求可能會增加成本并延遲產(chǎn)品發(fā)布。因此，開發(fā)人員需要解決方案來更快地實施重要保護(hù)。

使用 STM32Trust 探索嵌入式系統(tǒng)安全的所有方面

它是如何開始的以及進(jìn)展如何

STM32Trust 是一個隨著 ST 發(fā)布更多軟件工具和產(chǎn)品而不斷發(fā)展的程序。該計劃于 2019 年開始，還幫助教育開發(fā)人員確保他們的知識是最新的。因此，ST 舉辦培訓(xùn)、發(fā)表論文、撰寫文檔并與合作伙伴合作以促進(jìn)獲得認(rèn)證。換句話說，在一篇博文中詳盡地解釋 STM32Trust 的所有方面是徒勞的，這就是為什么ST 博客決定專注于一些核心解決方案，以幫助讀者更好地了解他們?nèi)绾卧谙到y(tǒng)中實施安全性。

STM32Trust 的核心解決方案之一是X-CUBE-SBSFU（安全啟動和安全固件更新）。簡而言之，軟件擴展包使開發(fā)人員能夠?qū)崿F(xiàn)安全啟動并提供安全的固件更新系統(tǒng)。它是 STM32Trust 的重要支柱之一，同時也是我們的安全固件安裝 （SFI）流程。后者可以將加密固件上傳到微控制器中，以防止 IP 盜竊等。雖然 SBSFU 和 SFI 在 ST 推出 STM32Trust 時占據(jù)主導(dǎo)地位，但我們在產(chǎn)品組合中添加了新的解決方案。例如，可信固件-M （TF-M）有助于在我們的 STM32L5 微控制器上實現(xiàn)安全環(huán)境。同樣，可信固件-A （TF-A）適用于 Cortex-A 設(shè)備，例如STM32MP1。因此，讓我們深入研究這些產(chǎn)品，看看它們?yōu)?STM32Trust 帶來了什么。

STM32Trust 和 X-CUBE-SBSFU：打造安全啟動和安全固件更新

從頭到尾保護(hù)用戶

Secure Boot 是一個在啟動或重置時運行的程序，通過檢查文件大小或簽名以確定是否有任何更改來驗證引導(dǎo)文件的完整性。因此，它可以保護(hù)系統(tǒng)免受在引導(dǎo)序列期間想要破壞固件的攻擊。另一種保護(hù)類型是安全固件更新。這種方法可以保護(hù)用戶免受遠(yuǎn)程修改現(xiàn)有系統(tǒng)的攻擊。實際上，當(dāng)服務(wù)器發(fā)送部分或完整的加密固件映像更新時，嵌入式系統(tǒng)會通過 UART 將其傳輸?shù)?MCU，系統(tǒng)會檢查其真實性，然后在安裝之前對其進(jìn)行解密。

更容易實現(xiàn)

像 X-CUBE-SBSFU 這樣的包允許開發(fā)人員更輕松地實現(xiàn)這些功能。例如，在我們的 STM32L4 上運行的 X-CUBE-SBSFU 代碼獲得了PSA 1 級認(rèn)證。因此，工程師可以使用它更快地獲得相同的認(rèn)證。此外，ST 繼續(xù)提供其源代碼。因此，開發(fā)人員可以從我們的實施中學(xué)習(xí)并優(yōu)化他們的應(yīng)用程序。例如，我們的庫可以生成大約 60 KB 的二進(jìn)制文件，這對于一些小型嵌入式系統(tǒng)來說可能有點大。但是，優(yōu)化操作使開發(fā)人員能夠修剪代碼并僅使用相關(guān)功能以適合他們的 MCU。

X-CUBE-SBSFU 還可以用于其他用途，因為它可以幫助團隊利用各種 STM32Trust 工具。例如，它使用我們的X-CUBE-CRYPTOLIB庫來優(yōu)化加密操作。ST 最近對軟件包進(jìn)行了大修，以提供模塊化方法和經(jīng)過認(rèn)證的代碼。此外，X-CUBE-CRYPTOLIB 現(xiàn)在根據(jù) MCU 分離庫以更直觀。X-CUBE-SBSFU 還增加了對STSAFE-A110的支持，STSAFE-A110是 STEVAL-STWINKT1B 上的防篡改安全元件，用于存儲各種密鑰和證書。

STM32Trust 和 TF-M 或 TF-A：創(chuàng)建可信環(huán)境

通過加密、驗證和隔離實現(xiàn)安全

TF-M 和 TF-A 都是可信執(zhí)行環(huán)境 （TEE） 的參考實現(xiàn)。前者適用于特定的 Cortex-M 內(nèi)核，而后者適用于 Cortex-A 設(shè)備。顧名思義，關(guān)鍵是通過隔離和保護(hù)系統(tǒng)的各個方面來建立信任。例如，TF-M 和 TF-A 利用安全存儲和加密操作來保護(hù)啟動和更新過程。因此，它們提供了一種方法來保證安全啟動機制和固件的完整性。它們還將運行時沙箱化，以防止問題影響整個系統(tǒng)，并啟用密鑰存儲、證明和安全加密等服務(wù)。

在 Cortex-M 和 Cortex-A 設(shè)備上建立信任

希望在兼容的 STM32 微控制器上使用 TF-M 的開發(fā)人員將在其軟件包中找到他們需要的東西。例如，在 STM32L5 上實現(xiàn) TF-M 從 STM32CubeL5開始。該軟件包具有安全啟動、安全存儲、安全隔離等重要功能的參考實現(xiàn)。因此，團隊可以創(chuàng)建一個類似于 SFU 但具有標(biāo)準(zhǔn)隔離方案的機制。隨著時間的推移，我們還將繼續(xù)改進(jìn)我們的參考實現(xiàn)，以利用更多功能。至于 TF-A，由于 MPU 的情況明顯不同，ST 創(chuàng)建了一個Wiki 來指導(dǎo)工程師。它引導(dǎo)用戶了解主要概念和軟件工具，以快速實施參考環(huán)境。此外，開發(fā)人員還可以使用 OP-TEE，這是一種開放式可移植可信執(zhí)行環(huán)境，可作為非安全 Linux 內(nèi)核的配套解決方案。

STM32Trust 和 SFI：帶來安全的固件安裝

保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)和防止盜竊

安全固件安裝是一種保護(hù)客戶二進(jìn)制文件免受惡意活動影響的機制。很多時候，公司必須依靠第三方來組裝他們的最終產(chǎn)品。問題是它會引起很大的焦慮和不確定性。裝配線上的流氓員工或黑客可能會竊取固件，從而導(dǎo)致災(zāi)難性后果。安全固件安裝通過在將固件運送給 OEM 之前對其進(jìn)行加密來防止它。由于解密發(fā)生在代碼在 MCU 內(nèi)部時，IP 仍然是安全的，任何被盜的固件都是無用的。此外，公司甚至可以使用這種技術(shù)來跟蹤固件安裝的數(shù)量，以監(jiān)控任何產(chǎn)品盜竊。

一張智能卡和 STM32CubeProgrammer

SFI 主要依賴于兩個工具。開發(fā)人員使用STM32CubeProgrammer軟件中提供的 Trusted Package Creator 實用程序加密他們的固件，并將他們的私鑰和證書放置在采用智能卡形式的安全硬件模塊中。

然后，團隊將加密的二進(jìn)制和智能卡運送到 EMS。裝配線通過 UART、I《sup》2《/sup》C、USB 或 JTAG 通過 STM32CubeProgrammer 上傳固件和密鑰。然后，智能卡通過驗證 MCU 并獲取其唯一密鑰來驗證所有內(nèi)容。該卡還發(fā)送一個私鑰來解密二進(jìn)制文件并為每個產(chǎn)品生成一個單獨的許可證。該許可證使上傳系統(tǒng)能夠跟蹤精確的安裝次數(shù)。最后，ST 最近發(fā)布了新版本的智能卡，允許公司定義他們的目標(biāo)設(shè)備。以前，MCU的型號是預(yù)先設(shè)置好的。使用新版本，公司可以加載它以享受更靈活的系統(tǒng)。

審核編輯：郭婷