Урок 35. TrustZone, Secure Boot и изоляция секретов: как отделить ключи и критичные функции от обычной прошивки

Secure Boot        — разрешает запуск только доверенного firmware
Flash Encryption   — скрывает содержимое внешней Flash
TrustZone          — изолирует код и данные во время выполнения
Secure Storage     — защищает ключи и секретные параметры
Anti-rollback      — запрещает запуск отозванных старых версий

MQTT client private key
пароли APN и серверов
ключи подписи команд
ключи шифрования конфигурации
сертификаты устройства
параметры безопасного OTA
anti-replay counters
заводская калибровка
критичные GPIO и силовые выходы

что защищаем;
от кого защищаем;
в каком состоянии устройства;
что допустимо потерять.

ROM / immutable Root of Trust
→ проверка bootloader
→ проверка приложения
→ переход к выполнению

Secure Boot без Flash Encryption:
  код проверяется, но может читаться с Flash.
Flash Encryption без Secure Boot:
  код скрыт, но подлинность цепочки слабее.

Secure world:
  ключи;
  crypto;
  проверка OTA;
  secure storage;
  критичные счётчики;
  часть peripherals.
NonSecure world:
  FreeRTOS;
  EC25 parser;
  MQTT/TCP;
  UI;
  обычная логика.

typedef enum {
    SECURE_STATUS_OK = 0,
    SECURE_STATUS_INVALID_ARG,
    SECURE_STATUS_DENIED,
    SECURE_STATUS_INTERNAL_ERROR,
} secure_status_t;
secure_status_t secure_sign_event(const uint8_t *message,
                                  size_t message_size,
                                  uint8_t *signature,
                                  size_t signature_capacity,
                                  size_t *signature_size);

const uint8_t *secure_get_private_key(void);

secure_status_t secure_hmac_calculate(secure_key_id_t key_id,
                                      const void *message,
                                      size_t message_size,
                                      void *output,
                                      size_t output_size);

проверку подписи OTA
device identity key
HMAC/signing service
anti-replay counter
security version
factory provisioning state
secure storage
критичную операцию подтверждения firmware

весь MQTT client
JSON parser
AT-парсер EC25
весь FreeRTOS application
logger
веб-сервер
сложную бизнес-логику

firmware version:
  меняется каждый релиз
build number:
  монотонно растёт
security version:
  меняется только при отзыве старой security generation

DEVELOPMENT
→ тестовые ключи, debug открыт
PILOT
→ production-like ключи, тест recovery
PRODUCTION
→ финальные ключи, eFuse/option bytes, provisioning report

1. Считать Flash Encryption заменой Secure Boot.
2. Считать Secure Boot защитой секретов в RAM.
3. Поместить весь проект в Secure-мир.
4. Передать NonSecure-коду pointer на ключ.
5. Не проверять NonSecure pointer и length.
6. Хранить signing key в обычном CI secret.
7. Включить eFuse/option bytes на единственной отладочной плате.
8. Использовать один symmetric key на весь парк.
9. Помещать private key в логи или core dump.
10. Не проектировать ротацию ключей.

# Security architecture
## Assets
| Asset | Confidential? | Integrity critical? | Location |
|---|---:|---:|---|
| Firmware signing private key | yes | yes | offline signing environment |
| Firmware verification key | no | yes | eFuse/bootloader |
| MQTT device private key | yes | yes | secure storage/encrypted NVS |
| CA certificate | no | yes | firmware/read-only storage |
| APN password | yes | medium | encrypted NVS |
| Phase policy | no | yes | signed config/read-only runtime |
| Boot counter | no | yes | protected persistent storage |

Untrusted/external:
  EC25 bytes, MQTT, HTTP, CLI
Application:
  parser, networking, phase logic
Security services:
  OTA verification, encrypted storage
Hardware root:
  eFuse, Secure Boot digest, flash encryption key

NonSecure:
  EC25, MQTT, Modbus, UI, phase logic
Secure:
  key operations, OTA verification,
  anti-replay counter, secure storage
Immutable Root:
  STiRoT/OEMiRoT

immutable root
→ verified bootloader
→ verified application
→ Secure/NonSecure boundary
→ narrow secure services
→ isolated device keys
→ signed OTA
→ anti-rollback
→ controlled provisioning