Arm? TrustZone? STM32 微控制器的安全啟動(dòng)和安全固件更新解決方案概述

本應(yīng)用筆記描述如何在基于 Arm? Cortex??M33 處理器的 Arm? TrustZone? STM32 微控制器上獲得安全啟動(dòng)和安全固件更新流程解決方案。該應(yīng)用筆記還提供此解決方案與 X-CUBE-SBSFU 解決方案的頂層比較結(jié)果，后者適用于基于 Arm? Cortex??M0、Cortex??M3、Cortex??M4、或 Cortex??M7 處理器的非 TrustZone?STM32 微控制器。它還為安全啟動(dòng)和安全固件更新流程解決方案提供頂層集成指南。

對(duì)于 Arm? TrustZone? STM32 微控制器，安全啟動(dòng)和安全固件更新流程解決方案在相應(yīng)的 STM32Cube MCU 包中提供。與 XCUBE-SBSFU STM32Cube 擴(kuò)展包中提出的解決方案不同，該解決方案基于開源 TF?M（可信固件面向 Arm? Cortex??M）參考實(shí)現(xiàn)。

本應(yīng)用筆記適用于所有 TrustZone? STM32 微控制器（參考表 1）。然而，本文檔中將 STM32L5 系列作為示例。

STM32Cube MCU 包中可用的基于 TF?M 的應(yīng)用可能會(huì)不同，具體取決于 TrustZone?STM32 微控制器。參照公認(rèn)的 Arm?TrustZone? STM32 微控制器（參見第 2 節(jié) 參考）的 TFM 應(yīng)用（TF?M 的完整實(shí)現(xiàn)）的用戶手冊(cè)，獲取對(duì)解決方案的精確描述。

在本應(yīng)用筆記中，術(shù)語 X-CUBE-SBSFU 指的是 X-CUBE-SBSFU STM32Cube 擴(kuò)展包中可用的安全啟動(dòng)和安全固件更新流程解決方案，而術(shù)語 SBSFU 指的是 Arm?TrustZone?STM32 微控制器 STM32Cube MCU 軟件包中可用的安全啟動(dòng)和安全固件更新流程解決方案（STM32CubeL5 用作示例）。

Arm? 可信固件?M （TF?M）簡(jiǎn)介

TF?M （參照[TF?M]）是 Arm Limited 驅(qū)動(dòng)的開源軟件框架，在 Arm? Cortex?-M33 (TrustZone?)處理器上提供了PSA 標(biāo)準(zhǔn)的參考實(shí)現(xiàn)：

• PSA 不可變 RoT（信任根）：在任何復(fù)位后執(zhí)行的不可變“安全啟動(dòng)和安全固件更新流程”應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序基于 MCUboot 開源軟件（參照[MCUboot]）。

• PSA 可更新 RoT：“安全”應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了一組隔離在安全/特權(quán)環(huán)境中的安全服務(wù)，非安全應(yīng)用程序可以通過PSA API 在非安全應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)期中調(diào)用這些服務(wù)（參照[PSA_API]）：

–安全存儲(chǔ)服務(wù)：TF?M 安全存儲(chǔ)（SST）服務(wù)實(shí)現(xiàn) PSA 保護(hù)的存儲(chǔ) API，允許數(shù)據(jù)加密并將結(jié)果寫入可能不可信的存儲(chǔ)中。SST 服務(wù)采用基于 AEAD 加密策略的 AES-GCM 作為參考，保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和真實(shí)性。

–內(nèi)部可信存儲(chǔ)服務(wù)：TF?M 內(nèi)部可信存儲(chǔ)（ITS）服務(wù)實(shí)現(xiàn) PSA 內(nèi)部可信存儲(chǔ)，API 允許在微控制器內(nèi)置的閃存區(qū)域中寫入數(shù)據(jù)，該區(qū)域?qū)⑼ㄟ^硬件安全保護(hù)機(jī)制與非安全或非特權(quán)應(yīng)用程序隔離。

–加密服務(wù)：TF?M 加密服務(wù)實(shí)現(xiàn)了 PSA 加密 API，允許應(yīng)用程序使用密碼學(xué)原語，如對(duì)稱和非對(duì)稱密碼、哈希、信息驗(yàn)證碼（MAC）和帶關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的認(rèn)證加密（AEAD）。它基于 mbed-crypto 開源軟件（參照[mbed-crypto]）。

–初始認(rèn)證服務(wù)：TF?M 初始認(rèn)證服務(wù)允許應(yīng)用程序在驗(yàn)證過程中向驗(yàn)證實(shí)體證明設(shè)備身份。初始認(rèn)證服務(wù)可以根據(jù)請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)令牌，其中包含特定于設(shè)備的固定數(shù)據(jù)集。

• 應(yīng)用程序可更新 RoT：隔離在安全/非特權(quán)環(huán)境中的第三方安全服務(wù)，可以由非安全應(yīng)用程序在非安全應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)期中調(diào)用。