简谈高通Trustzone的实现【转】

本文转载自：https://blog.csdn.net/hovan/article/details/42520879

从trust zone之我见知道，支持trustzone的芯片会跑在两个世界。

普通世界、安全世界，对应高通这边是HLOS,QSEE。

如下图：

 

如下是HLOS与QSEE的软件架构图

 

 

HLOS这两分为kernel层,user层。user层的通过qseecom提供的API起动trustzone那边的app。

qseecom driver 除了提供API，还调用scm函数做世界切换。

scm driver 那边接到qseecom的调用后，会把HLOS相关数据（包括指令参数）放入指它buffer，然后执行scm调用。

qsapp通过qsee提供的api接受来自HLOS那边的请求，并把执行结果返回HLOS。

qsee除了提供API，还与从monitor把来自HLOS的数据传给qsapp，然后把qsapp的数据返回给HLOS。

monitor就不用说了，切换世界用的，还处理shared buffer的内容。

 

是大概的架构图，细节比较复杂，没有开元。

 

下面通过一个简单的qseecom_security_test代码来说明整个调用流程。

如下图：

 

 

qseecom_security_test.c

 

 

  1. int main( int argc, char *argv[] )

  2. {

  3. ....

  4.  

  5. /* Initialize the global/statics to zero */

  6. memset( g_qseeCommHandles, 0, sizeof(g_qseeCommHandles) );

  7. memset( g_xors, 0, sizeof(g_xors) );


先初始化全局变量g_qseeCommHandles

 

 

  1. for( j = 0; j < NUM_CLIENTS; j++ ) {

  2. /* Initialize the barriers to ensure that commands aren't sent before the listeners

  3. * have been started. Otherwise, errors will be generated.

  4. */

  5. ret = sem_init( &barrier[j], 0, 0 );//初始化一个信号量

  6. if( ret ) {

  7. LOGD( "barrier init failed %i, %i", ret, errno );

  8. g_err = -1;

  9. break;

  10. }

  11.  

  12. ret = pthread_create( &threads[j], NULL, &test_thread, (void*)j );//创建test_thread线程

  13. }


初始化一个barrier信号变量，用于线程创建时的同步

然后调用pthread_create()函数创建test_thread线程，该线程将会起动QSApp。

 

 

  1. void *test_thread( void* threadid )

  2. {

  3. ...

  4. do {

  5. .....

  6. LOGD( "T%#X: Starting QSApp...", (uint32_t)threadid );

  7. ret = QSEECom_start_app( &g_qseeCommHandles[tid][0], "/firmware/image",//起动名为securitytest的QSApp

  8. "securitytest", sizeof(qseecom_req_res_t)*2 );

  9. LOGD( "T%#X: Started QSApp...", (uint32_t)threadid );

  10. CHECK_RETURN( ret, __LINE__ );


跟着来到test_thread线程

调用QSEECom_start_app()函数起动QSApp。

这个函数在kernel实现 如下：

 

qseecom.c

 

 

  1. static int qseecom_load_app(struct qseecom_dev_handle *data, void __user *argp)

  2. {

  3. ...

  4. /* Get the handle of the shared fd */

  5. ihandle = ion_import_dma_buf(qseecom.ion_clnt,

  6. load_img_req.ifd_data_fd);

  7. ...

  8. /* SCM_CALL to load the app and get the app_id back */

  9. ret = scm_call(SCM_SVC_TZSCHEDULER, 1, &load_req,

  10. sizeof(struct qseecom_load_app_ireq),

  11. &resp, sizeof(resp));


Get shared buf fd,用于与安全世界通信

调用scm_call()来陷入安全世界。

scm_call()实现如下：

arch/arm/mach-msm/scm.c

 

 

  1. int scm_call(u32 svc_id, u32 cmd_id, const void *cmd_buf, size_t cmd_len,

  2. void *resp_buf, size_t resp_len)

  3. {

  4. ...

  5.  

  6. ret = scm_call_common(svc_id, cmd_id, cmd_buf, cmd_len, resp_buf,

  7. resp_len, cmd, len);

  8. kfree(cmd);

  9. return ret;

  10. }


scm_call_common的实现如下：

 

 

  1. static int scm_call_common(u32 svc_id, u32 cmd_id, const void *cmd_buf,

  2. size_t cmd_len, void *resp_buf, size_t resp_len,

  3. struct scm_command *scm_buf,

  4. size_t scm_buf_length)

  5. {

  6. ....

  7.  

  8. mutex_lock(&scm_lock);

  9. ret = __scm_call(scm_buf);//调用

  10. mutex_unlock(&scm_lock);

  11. if (ret)

  12. return ret;

  13.  

  14. rsp = scm_command_to_response(scm_buf);

  15. start = (unsigned long)rsp;

  16.  

  17. do {

  18. scm_inv_range(start, start + sizeof(*rsp));

  19. } while (!rsp->is_complete);

  20.  

  21. end = (unsigned long)scm_get_response_buffer(rsp) + resp_len;

  22. scm_inv_range(start, end);

  23.  

  24. if (resp_buf)

  25. memcpy(resp_buf, scm_get_response_buffer(rsp), resp_len);

  26.  

  27. return ret;

  28. }

 

调用__scm_call()陷入安全世界，回来后调用scm_get_response_buffer()获取安全世界返回的信息供上面QSApp client用

__scm_call实现如下：

 

 

  1. static int __scm_call(const struct scm_command *cmd)

  2. {

  3. ...

  4.  

  5. ret = smc(cmd_addr);

  6. ...

  7.  

  8. return ret;

  9. }


smc实现如下：

 

 

  1. static u32 smc(u32 cmd_addr)

  2. {

  3. int context_id;

  4. register u32 r0 asm("r0") = 1;

  5. register u32 r1 asm("r1") = (u32)&context_id;

  6. register u32 r2 asm("r2") = cmd_addr;

  7. do {

  8. asm volatile(

  9. __asmeq("%0", "r0")

  10. __asmeq("%1", "r0")

  11. __asmeq("%2", "r1")

  12. __asmeq("%3", "r2")

  13. #ifdef REQUIRES_SEC

  14. ".arch_extension sec\n"

  15. #endif

  16. "smc #0 @ switch to secure world\n"

  17. : "=r" (r0)

  18. : "r" (r0), "r" (r1), "r" (r2)

  19. : "r3");

  20. } while (r0 == SCM_INTERRUPTED);

  21.  

  22. return r0;

  23. }


是一段汇编程序，好吧，安全世界的QSApp已经运行起来了，当QSApp完成相应服务后就会返回数据。这个函数就会返回。

Starting QSApp已经完成，下面就注册listener，这个listener用于监听QSApp那边的请求。因为有时QSApp也需要HLOS这边做一些事。

实现如下：

 

 

 

  1. void *listener_thread( void* threadid )

  2. {

  3. ....

  4.  

  5. do {

  6. ...

  7. /* Register as a listener with the QSApp */

  8. LOGD( "L%#X: Registering as listener with QSApp...", (uint32_t)threadid );

  9. ret = QSEECom_register_listener( &g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], GET_LSTNR_SVC_ID(parent_tid, tid),

  10. sizeof(qseecom_req_res_t), 0 );

  11.  

  12. ....

  13.  

  14. for( ;; ) {

  15. /* Wait for request from the QSApp */

  16. ret = QSEECom_receive_req( g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], req_res, sizeof(qseecom_req_res_t) );

  17. if( ret ) break;

  18.  

  19. ....

  20.  

  21. /* Send the response to the QSApp */

  22. ret = QSEECom_send_resp( g_qseeCommHandles[parent_tid][tid], req_res, sizeof(qseecom_req_res_t) );

  23. CHECK_RETURN( ret, __LINE__ );

  24. }

  25. } while( 0 );

  26. ...

  27. }


这个函数比较长，简化一下，分步来看

首先调用QSEECom_register_listener()函数来注册监听，告诉QSApp，我可以接收你的申请。

再次看到for循环没有，这就是一直等待QSApp那边的消息，一但有消息QSEECom_reveive_req就返回，这边处理完之后。

再调用qSEECom_send_resp()发送response给QSApp。

 

无论是起动QSApp,还是注册listener都是线程中执行，一但所有线程都退出后就会调用QSEECom_shutdown_app()函数停止QSApp。

整个过程执行完毕。如下：

 

 

  1. void *test_thread( void* threadid )

  2. {

  3. ...

  4. if ( g_qseeCommHandles[tid][0] != NULL ) {

  5. QSEECom_shutdown_app( &g_qseeCommHandles[tid][0] );

  6. }

  7. } while( 0 );

  8.  

  9. pthread_exit( NULL );

  10. return NULL;

  11. }


注：QSEECom _XX开头的函数都在kernel中的qseecom.c里实现，scm系统调用，都在scm.c中实现。

HLOS user层把握QSEEComAPI.h文件

HLOS kernel层把握qseecom.c 和 scm.c两文件

谢谢

--------------------- 本文来自 hovan-邓永坚 的CSDN 博客 ，全文地址请点击：https://blog.csdn.net/hovan/article/details/42674055?utm_source=copy

 

高通msm8916平台QSEE之trustzone分析

从硬件背景上看TZ是在ARMv6的架构上产生的，在ARMv7上重新设计了，TZ的目的是提供一个软硬件都安全的环境，安全的环境是单独的运行在一个硬件空间，和非安全的进行了硬件上的隔离。

QSEE主要负责加载APP，以及安全APP的堆栈管理，提供安全的API接口，安全的字符操作和LOG功能

QSAPPS是高通开发的APP，运行在QSEE之上

用户空间通过加载并调用QSEEAPP来是实现一些安全数据或敏感操作的加密

QSEEComAPIlib是暴露给HLOS的API，HLOS客户端和监听端利用QSEEComdriver通过这些API来和QSEE进行数据的收和发。

QSEEComclient是需要调用QSEECom_start_app来得到一个句柄指向QSEECom字符设备，并且可以用这个句柄来进行数据的首发

QSEEComlistener需要用QSEECom_register_listener来注册，可以注册多个listener，每个listener所在的线程将会被挂起，直到接收到包含到该listener的信息。

QSEEComdriver是一个字符型设备，通过IOCTL来和QSEECom进行通讯，这些IOCTL都应该被QSEEComAPI进行调用

因为qsee不开源 tz部分只能看到少量符号

所以主要从用户和开发角度观察tz

开发需要开发相应的qsapp来实现安全的一些数据操作

用户态中需要加载相应的qsapp，并且利用qsapplib提供的API来和qsapp进行通讯

而qsapp如何与qsee进行通讯的呢

qsapp则调用scm来将数据保存到安全空间

为什么tz能实现安全呢

从硬件上 就区分了两个世界，安全世界用一根总线，非安全世界用一根总线

非安全世界的操作无法访问到安全世界

必须通过qsee中的scm调用来访问

而用户操作只能访问qsapp

所以达到了安全保护的作用

高通msm8916平台QSEE之trustzone分析

转自http://www.it610.com/article/5292101.htm

posted @ 2018-11-22 11:05  请给我倒杯茶  阅读(1121)  评论(0)  编辑  收藏  举报