1、环境介绍

硬件：飞凌ok3568-c开发板

软件：原厂rk356x sdk（Linux）

2、前言

最开始的目的是为了了解 RK3568 的安全启动，但在学习过程中不小心先了解了 Rockchip Trust。后来发现，安全启动本身的实现并不依赖 Trust。不过，Trust 的存在可以在系统运行时提供更细粒度的安全保障，使得整体安全策略更完善。

关于 Rockchip 平台上 Trust 的实现和作用，在官方文档《Rockchip_Developer_Guide_Trust_CN.pdf》已有详细介绍。本文主要记录个人学习后的总结。

3、ARM TrustZone

在此之前，需要先理清ARM TrustZone、cpu特权等级、ARM Trusted Firmware、OP-TEE OS等名词概念，可以直接参考《Rockchip_Developer_Guide_Trust_CN.pdf》，本章节仅做个小结。

3.1、什么是ARM TrustZone

ARM TrustZone是一个硬件机制，是ARM公司在CPU和SoC中提供的一种硬件安全扩展机制。

核心思想就是把一个系统划分成安全世界 (Secure World) 和非安全世界 (Normal World)。安全世界可以访问所有资源（安全 + 非安全），非安全世界只能访问属于自己的资源，尝试访问安全资源会被硬件阻止。

3.2、cpu特权等级

CPU 特权等级（Exception Level，EL）定义了 CPU 执行代码的权限级别。系统中运行的每个任务都有一个对应的特权等级，用来表示它的权限大小。不同 EL 可以访问的资源和可执行的指令不同，EL 越高权限越大。对于 AArch64（64 位 ARM）架构，CPU 特权等级主要分为 EL0~EL3：

EL0：用户态应用，权限最小，只能访问普通资源。
EL1：内核态，权限较高，可访问系统资源和控制硬件。
EL2：Hypervisor（虚拟化管理），管理虚拟机。
EL3：Secure Monitor，权限最高，负责安全/非安全世界切换。

3.3、ARM Trusted Firmware

上面提到ARM TrustZone是硬件层面的，有了硬件隔离，还需要软件来管理和使用：

ARM Trusted Firmware (TF-A)：是 ARM 官方提供的一套开源固件，运行在 EL3（最高特权级），提供“世界切换”的管理程序 Secure Monitor。
OP-TEE OS：是一个轻量级操作系统，专门运行在安全世界 EL1，提供安全服务，比如密钥管理、加密、认证。
普通 OS（Linux/Android）：运行在非安全世界，只能通过调用（SMC 指令）去请求安全服务。

所以，TrustZone 提供硬件隔离。TF-A 和 OP-TEE 在这个硬件基础上，形成了安全执行环境。

4、Rockchip 平台的 Trust

首先，如何理解 Trust 呢？ Trust 是一套安全机制和软件实现，它基于 ARM TrustZone 的硬件隔离特性，将系统划分为安全世界和非安全世界，也就是上面提到的那些内容。因此，在讨论 Rockchip 平台的 Trust 时，实际上就是在讨论 Rockchip 对安全世界的实现及管理方式。

4.1、实现机制

目前 Rockchip 平台上的 64 位 SoC 平台上使用的是 ARM Trusted Firmware + OP-TEE OS 的组合；32位 SoC 平台上使用的是 OP-TEE OS。

4.2、启动流程

ARM Trusted Firmware 的体系架构里将整个系统分成四种安全等级，分别为：EL0、EL1、EL2、EL3。将整个安全启动的流程阶段定义为：BL1、BL2、BL31、BL32、BL33，其中 ARM Trusted Firmware 自身的源代码里提供了 BL1、BL2、BL31 的功能。Rockchip 平台仅使用了其中的 BL31 的功能，BL1 和 BL2 是rk自己实现的一套方案。所以在 Rockchip 平台上我们一般也可以“ 默认” ARM Trusted Firmware 指的就是 BL31，而 BL32 使用的则是 OP-TEE OS。

如果把上述这种阶段定义映射到 Rockchip 的平台各级固件上，对应关系为：Maskrom（BL1）、Loader （BL2）、Trust（BL31：ARM Trusted Firmware + BL32：OP-TEE OS）、U-Boot（BL33）。

固件启动顺序：

Maskrom -> Loader -> Trust -> U-Boot -> kernel

4.3、生命周期

Trust 自上电初始化之后就始终常驻于内存之中，完成着自己的使命。

4.4、Trust 编译打包流程分析

rk提供了闭源的BL31(ATF)、BL32(OP-TEE)，位于：

# BL31
<sdk>/rkbin/bin/rk35/rk3568_bl31_v1.44.elf
# BL32
<sdk>/rkbin/bin/rk35/rk3568_bl32_v2.11.bin

由<sdk>/rkbin/RKTRUST/RK3568TRUST.ini指定，uboot编译过程中会用到该文件：

目前，rk uboot镜像默认打包方式走的是FIT(Flattened Image Tree)，即根据.its文件打包成.itb。

its文件位于：

<sdk>/u-boot/fit/u-boot.its

/** Copyright (C) 2020 Rockchip Electronic Co.,Ltd** Simple U-boot fit source file containing ATF/OP-TEE/U-Boot/dtb/MCU*//dts-v1/;/ {description = "FIT Image with ATF/OP-TEE/U-Boot/MCU";#address-cells = <1>;images {uboot {description = "U-Boot";data = /incbin/("u-boot-nodtb.bin");type = "standalone";arch = "arm64";os = "U-Boot";compression = "none";load = <0x00a00000>;hash {algo = "sha256";};};atf-1 {description = "ARM Trusted Firmware";data = /incbin/("./bl31_0x00040000.bin");type = "firmware";arch = "arm64";os = "arm-trusted-firmware";compression = "none";load = <0x00040000>;hash {algo = "sha256";};};atf-2 {description = "ARM Trusted Firmware";data = /incbin/("./bl31_0xfdcc1000.bin");type = "firmware";arch = "arm64";os = "arm-trusted-firmware";compression = "none";load = <0xfdcc1000>;hash {algo = "sha256";};};atf-3 {description = "ARM Trusted Firmware";data = /incbin/("./bl31_0x0006b000.bin");type = "firmware";arch = "arm64";os = "arm-trusted-firmware";compression = "none";load = <0x0006b000>;hash {algo = "sha256";};};atf-4 {description = "ARM Trusted Firmware";data = /incbin/("./bl31_0xfdcd0000.bin");type = "firmware";arch = "arm64";os = "arm-trusted-firmware";compression = "none";load = <0xfdcd0000>;hash {algo = "sha256";};};atf-5 {description = "ARM Trusted Firmware";data = /incbin/("./bl31_0xfdcce000.bin");type = "firmware";arch = "arm64";os = "arm-trusted-firmware";compression = "none";load = <0xfdcce000>;hash {algo = "sha256";};};atf-6 {description = "ARM Trusted Firmware";data = /incbin/("./bl31_0x00069000.bin");type = "firmware";arch = "arm64";os = "arm-trusted-firmware";compression = "none";load = <0x00069000>;hash {algo = "sha256";};};optee {description = "OP-TEE";data = /incbin/("tee.bin");type = "firmware";arch = "arm64";os = "op-tee";compression = "none";load = <0x8400000>;hash {algo = "sha256";};};fdt {description = "U-Boot dtb";data = /incbin/("./u-boot.dtb");type = "flat_dt";arch = "arm64";compression = "none";hash {algo = "sha256";};};};configurations {default = "conf";conf {description = "rk3568-evb";rollback-index = <0x0>;firmware = "atf-1";loadables = "uboot", "atf-2", "atf-3", "atf-4", "atf-5", "atf-6", "optee";fdt = "fdt";signature {algo = "sha256,rsa2048";key-name-hint = "dev";sign-images = "fdt", "firmware", "loadables";};};};
};

最后将构建出的u-boot.itb生成成uboot.img：

u-boot.its -> u-boot.itb -> uboot.img

整个uboot的编译涉及的编译脚本如下，可自行分析：

<sdl>/u-boot/make.sh					
<sdk>/u-boot/scripts/fit.sh

关于uboot镜像的打包方式在uboot menuconfig中有如下宏开关进行选择：

# FIT打包。默认开启。最后生成uboot.img和loader.bin，其中uboot.img已经包括了ATF和OPTEE
CONFIG_ROCKCHIP_FIT_IMAGE_PACK=y		
# DECOMP打包。
CONFIG_SPL_DECOMP_HEADER=n					
# 若以上两个选项都不启用，最后生成uboot.img、trust.img、loader.bin。即把trust.img独立了出来。