安全啟動（Secure Boot）是一種安全技術，用來保護計算機和嵌入式系統在啟動過程中免受惡意軟件或未授權代碼的侵害。

ECU控制器的系統運行合法的軟件(由零部件供應商開發的軟件)，當軟件被篡改時，整個系統將不會工作，這樣就可以避免黑客操縱車輛。

這一過程通常涉及使用加密密鑰和簽名驗證，以建立從硬件到軟件的信任鏈。

目前安全啟動的主流技術方向有以HSM安全硬件支撐的安全啟動方案。

它確保系統僅執行來自可信來源的軟件，從而保護系統的完整性和安全性。

在我們的整個軟件系統中存在多個軟件組件，當系統啟動時這些組件的運行是有一個確定的先后順序的(bootloader->App)，啟動過程中需要按照啟動順序依次對每個軟件組件進行校驗，校驗通過后再啟動該組件。

校驗通過的組件被稱為受信任的組件，當所有的軟件組件校驗通過，它們就組成了一個受信任的軟件鏈條，即信任鏈(Trust chain)。這條鏈條中最初被校驗的組件，就是信任根(Trust root)。

順序啟動：

在校驗完某個模塊并且校驗無誤之后，才會啟動該模塊。該模式的優點在于安全性高，不會出現被篡改的軟件運行的可能性；缺點在于會影響系統的啟動時間。

并行啟動：

模塊的校驗過程與模塊的啟動過程同步運行。該模式的優點是不會增加系統的啟動時間；缺點是安全性較低，存在被篡改的軟件運行的可能性。

混合啟動：

結合了順序啟動和并行啟動這兩種模式，即對某些模塊采用順序啟動的方式，對另一些模塊則采用并行啟動的方式。一般主流的做法是對Bootloader使用順序啟動，對Application使用并行啟動。

安全啟動流程基礎

完整性校驗使用的是HSM硬件加速的AES128-CMAC算法。

Reference CMAC：

在Trust Boot Table建立的時候，針對當前PFlash上的Software Part計算出的CMAC值，用于在安全啟動的時候檢測軟件的真實性和完整性。Trust Boot Table是只需要建立一次,在安全升級的表格更新。

CMAC存儲于HSM Data Flash中的，是經過加密的，對于用戶是不可見的。

HSM模塊每次啟動的時候，就會計算出這個派生的AES128-CMAC算法密鑰。

安全啟動的流程

以Bootloader為例，在啟動的時候，HSM Core會先啟動，而Host Core會一直處于Reset狀態，HSM Core會自動根據Trust Boot Table中配置的Secure Boot Mode的Bootloader的起始地址和長度去計算當前PFlash上的Bootloader的CMAC值并與Trust Boot Table中該entry的Reference CMAC值進行比較。

若校驗通過，則說明該Bootloader是有效的，HSM Core會釋放Host Core，Host Core的Bootloder程序可以正常運行。

若校驗失敗，則Host Core會一直處于reset 狀態，也就起不來了。

Bootloader這邊也可以不用等待校驗結果，直接跳轉至Application，在Application中進行校驗結果的查詢。

這樣就實現了Application的運行以及HSM Core針對Application的校驗并行處理，就不會影響MCU的啟動時間。

當運行Application時，用戶需要手動去獲取Application的校驗結果。

若校驗通過，則Application繼續正常運行；

若校驗失敗，HSM Core會自動進行鎖密鑰（密鑰的屬性需要成校驗失敗則失效），以及記錄校驗失敗信息等操作，此時Application還是處于運行狀態，HSM Core不會進行觸發Reset操作。

用戶也可以根據需求，在獲取到Application校驗失敗的結果后，進行Reset或其他操作。

來源：AutomotiveSoftwareEngineer