optee TA文件签名

TA的签名

在optee_os目录下，存放着签名的私钥和签名脚本。
工程目录 optee_os/keys/default_ta.pem
工程目录 optee_os/scripts/sign_encrypt.py
编译TA时会先将TA编译为elf文件。此时执行签名脚本，对elf文件签名并生成.ta文件。
签名使用了RSA2048的私钥default_ta.pem私钥（当该TA需要被正式release的时候需要使用自有的私钥替换掉该），此私钥通过编译时makefile调用python脚本时传入。
此脚本还会放置头部数据，shdr，放在TA镜像的头部。这是与签名信息相关的数据，其为shdr类型的结构体。

#define SHDR_MAGIC  0x4f545348

/**
 * struct shdr - signed header
 * @magic:  magic number must match SHDR_MAGIC
 * @img_type:   image type, values defined by enum shdr_img_type
 * @img_size:   image size in bytes
 * @algo:   algorithm, defined by public key algorithms TEE_ALG_*
 *      from TEE Internal API specification
 * @hash_size:  size of the signed hash
 * @sig_size:   size of the signature
 * @hash:   hash of an image
 * @sig:    signature of @hash
 */
struct shdr {
    uint32_t magic;
    uint32_t img_type;
    uint32_t img_size;
    uint32_t algo;
    uint16_t hash_size;
    uint16_t sig_size;
    /*
     * Commented out element used to visualize the layout dynamic part
     * of the struct.
     *
     * hash is accessed through the macro SHDR_GET_HASH and
     * signature is accessed through the macro SHDR_GET_SIG
     *
     * uint8_t hash[hash_size];
     * uint8_t sig[sig_size];
     */
};

头部放置了magic number，需要和optee-os代码里的magic number匹配。其他的就是签名相关的数据。
magic：需要与optee-os里定义的magic匹配。
img_type：TA镜像类型，是否加密。
img_siez：TA镜像大小。
alg：签名算法，默认RSA。
hash_size:：TA签名的摘要大小。此摘要是除去sig和hash后对整个ta文件的摘要
sig_size：TA签名的大小。签名是对前面摘要的签名。
在这里插入图片描述

以optee_example中的aes ta为例
hexdump -C 5dbac793-f574-4871-8ad3-04331ec17f24.elf | less
在这里插入图片描述

hexdump -C 5dbac793-f574-4871-8ad3-04331ec17f24.ta | less
在这里插入图片描述

红色框里的就是头部shdr的信息，对应为
4字节的magic：0x4f545348；
4字节的img_tpye：0x01；
4字节的img_size：0x013978；
4字节的alg：0x70414930，对应optee定义的TEE_ALG_RSASSA_PKCS1_PSS_MGF1_SHA256宏；
2字节的hash_size：0x20；
2字节的sig_size：0x100。
在这之后的0x20字节的内容就是digest，再之后的0x100字节就是签名的内容。

红圈之后是 ta uuid（16Bytes），和 ta hdr_version(4Bytes)，是在 sign_encrypt.py 脚本中添加
在这里插入图片描述

因为计算hash的是 shr+ta stripped elf，将 shr 去掉进行如下验证，即在 sign_encrypt.py 脚本中注释掉shr，然后再编译ta
在这里插入图片描述

得到如下的ta
在这里插入图片描述

利用openssl计算SHA256，可以看到结果是一致的
openssl dgst -sha256 5dbac793-f574-4871-8ad3-04331ec17f24.stripped.elf
在这里插入图片描述

TA的验签

optee验签TA时使用的公钥哪儿来的？

编译时调用的pem_to_pub_c.py脚本，从makefile给出的密钥路径default_ta.pem中解析出rsa_pub公钥，生成ta_pub_key.c文件，放到了ta_pub_key.c文件的ta_pub_key_modulus数组中。所以ta_pub_key_modulus就是验签TA用到的公钥。

如何验签？

放置公钥的数组在optee-os加载TA时shdr_verify_signature函数会从此数组里获取公钥用于验签TA。验签时取出镜像头部的shdr，通过rpc调用到ree侧的tee_supplicant，此时会将TA的镜像加载到REE与TEE的共享内存中，因为共享内存是非安全的内存，所以此时不能加载全部TA，所以先加载shdr头部到安全内存中来，然后调用shdr_verify_signature读取公钥和shdr的签名信息验签。

/* 存放公钥的数组 */
const unit8_t ta_pub_key_modulus[];

/* Validate header signature */
res = shdr_verify_signature(shdr); // optee_os\core\crypto\signed_hdr.c

校验流程：shdr_verify_signature

先比较magic

if (shdr->magic != SHDR_MAGIC)
	return TEE_ERROR_SECURITY;

判断alg是否是RSA

if (TEE_ALG_GET_MAIN_ALG(shdr->algo) != TEE_MAIN_ALGO_RSA)
	return TEE_ERROR_SECURITY;

从生成的ta_pub_key_modulus数组里取出公钥

res = crypto_bignum_bin2bn(ta_pub_key_modulus, ta_pub_key_modulus_size, key.n);

使用RSA算法验签

res = crypto_acipher_rsassa_verify(shdr->algo, &key, shdr->hash_size,
					SHDR_GET_HASH(shdr), shdr->hash_size,
					SHDR_GET_SIG(shdr), shdr->sig_size);

验签成功后会校验hash
TA是分段加载的，在加载TA的时候会调用ree_fs_ta_read。每加载一次就update一次hash_ctx，

/*更新hash_ctx，以便后面计算出TA的hash值使用*/
// core\kernel\ree_fs_ta.c 中 ree_fs_ta_read
res = crypto_hash_update(handle->hash_ctx, dst, len);

		/*
         * Last read: time to check if our digest matches the expected
         * one (from the signed header)
         */
        res = check_digest(handle);

加载完所有TA的段后校验hash，与shdr里的hash比较

static TEE_Result check_digest(struct ree_fs_ta_handle *h)
{
	void *digest = NULL;
	TEE_Result res;

	digest = malloc(h->shdr->hash_size);
	if (!digest)
		return TEE_ERROR_OUT_OF_MEMORY;
	/*加载完成后进行最后计算hash值*/
	res = crypto_hash_final(h->hash_ctx, digest, h->shdr->hash_size);
	if (res != TEE_SUCCESS) {
		res = TEE_ERROR_SECURITY;
		goto out;
	}
	/*与shdr头里存放的hash比较*/
	if (memcmp(digest, SHDR_GET_HASH(h->shdr), h->shdr->hash_size))
		res = TEE_ERROR_SECURITY;
out:
	free(digest);
	return res;
}