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Qualcomm Secure Boot and Image Authentication

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Qualcomm Secure Boot and Image Authentication

secure boot 的起点是 PBL，只读，物理安全。

TEE(EL3)的boot chain: PBL -> XBL_SEC -> QTEE

REE(EL1)的boot chain: PBL -> XBL -> QHEE -> OS Bootloader -> OS Kernel

TEE的images可以同时被Qualcomm、OEM（设备制造商）并列签名，image遵守标准的ELF文件格式。

TEE loading

  • XBL_SEC先为TEE memory设访问控制
  • XBL把TEE image读入memory
  • XBL通知XBL_SEC校验TEE image
  • XBL_SEC锁定TEE image的memory
  • XBL_SEC校验TEE image
  • XBL_SEC跳转执行TEE image
  • XBL载入其他images（例如OS kernel）

signed image format

Qualcomm Technologies firmware images 遵守 ELF 标准格式，包含 { elf header, program headers, hash table segment, elf segments }

其实，hash table segment 也是一个elf segment，只是qualcomm为这个hash table segment设置了自定义的格式。

hash table segment 包含：

  • mbn header: hash table segment各个field的位置信息
  • QTI metadata: Qualcomm对当前image设置的一些信息
  • OEM metadata: OEM对当前image设置的一些信息
  • Hash Table: 该ELF文件的{ elf header + program header}的hash、其他elf segments的hash
  • QTI signature
  • QTI Cert Chain
  • OEM signature
  • OEM Cert Chain
  • 0xFF padding

QTI signature/OEM signature所对应的原文范围都是 { mbn header, QTI metadata, OEM metadata, Hash Table }

image metadata

  • SW_ID : 当前image的类型
  • HW_ID : 当前image适用的芯片类型
  • OEM_ID: 当前image适用于哪个OEM
  • debug标识
  • 当前image是否与单个device绑定，而不是全局通用的image
  • 防回滚

旧版本的设计是把metadata写到leaf certificate的OU field了，解析比较麻烦，每次image升级都要重新签发leaf certificate。

cert chain & signature

RSSSSA-PSS, ECDSA NIST P-384

Root CA Cert的hash值 写在efuse里、或者hardware rom code里。

image loading

loader对image依次干这些事：

  • 安全载入elf header
  • 安全载入program header
  • 安全载入hash segment
  • 校验hash segment的签名，一直验到root ca cert的hash
  • 校验 { elf header + program header } 的hash是否与hash table里的一致
  • 校验每个elf segment的hash是否与hash table里的一致
  • 按elf header的设置跳转执行

summary

分拆REE/TEE的boot chain，更安全

把metadata从leaf certificate里面挪出来，省事

mbn

Exploring Qualcomm’s Secure Execution Environment

Qualcomm平台下基于QSEE的指纹识别方案移植之四TA移植

.mbn: 整个elf大文件

.flist: 把.mbn拆分成.mdt, .b00, .b01, …, .b06的文件信息列表

.mdt: 包含 { elf header, program header, hash segment }

.b00: 包含 { elf header, program header }

.b01: 包含 { hash segment }

.b02, …, .b06: 后面的segments

Published

06 August 2020

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