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雖然大家都知道硬件安全很重要，但它從來都沒有獲得過與其重要度匹配的關(guān)注度。而榮耀在 1 月 10 日發(fā)布的 Magic V，除了新一代驍龍 8 移動(dòng)平臺和折疊屏，還重點(diǎn)宣傳了很久沒有進(jìn)入公眾視野的安全功能。
榮耀 Magic V 的官方宣傳是 “一個(gè)保險(xiǎn)柜和兩把鎖”，搭載榮耀首款獨(dú)立安全存儲芯片，擁有獨(dú)立于安卓操作系統(tǒng)之外的雙 TEE（可信執(zhí)行環(huán)境）安全系統(tǒng)。其有隱私維修模式并能隨時(shí)切換，可以遠(yuǎn)程鎖定 SIM 卡，遭到惡意刷機(jī)后也會要求賬號密碼，即便物理破解存儲芯片也無法讀取個(gè)人數(shù)據(jù)等眾多安全特性。
毫無疑問，智能手機(jī)就是普通民眾能接觸到，科技安全級別最高的產(chǎn)品。在智能手機(jī)就能提供極高安全性的今天，我們以最有代表性的高通為例，一起回顧一下 Android 陣營的安全架構(gòu)歷史。
提到 Android，自然離不開 ARM 指令集和高通。前者是移動(dòng)世界的基石，后者是 Android 陣營 SoC 的代名詞。從高通第一代驍龍 S1 問世至今，驍龍品牌走過了十四年，無論是驍龍 S1 到 S4 時(shí)期，還是 “驍龍 8XX” 時(shí)期，高通驍龍一直都是 Android 旗艦的御用移動(dòng)平臺。高通驍龍平臺持續(xù)強(qiáng)化的安全能力，是 Android 生態(tài)最重要的安全和隱私基礎(chǔ)。
無論是桌面平臺的 TPM 可信平臺模塊，還是移動(dòng)端的安全芯片，一直追求的都是安全三要素：Confidenciality 機(jī)密性、Integrity 完整性、Availability 可用性。而 ARM 陣營安全硬件近 10 年的演變，本身就是一部新功能高速發(fā)展和普及的歷史。
“史前” 的 ARM v7 指令集就引入了 Security Extension 概念，即 CPU 能夠在 “普通世界和安全世界” 間切換，兩個(gè)模式有獨(dú)立的 MMU 內(nèi)存管理單元，有用于隔離內(nèi)存 TZASC、用于隔離外設(shè) TZP 和 CCI 總線，可以在不增加硬件成本的情況下為提供可信執(zhí)行環(huán)境。
在 ARM v8.x 時(shí)代，又先后引進(jìn)了一系列的安全特性：
PAN 和 UAO（Privileged Execute Never 和 User Access Only），一定程度把內(nèi)核態(tài)程序和用戶資源分隔開；
PA（Pointer Authentication）和 CFI（Control Flow Integrity），防止跳轉(zhuǎn)指針被修改，保證控制流完整性，防止 ROP 攻擊；
而下一個(gè)里程碑，是 ARM v8.4 在安全世界引入的 hypervisor，軟件層面支持多個(gè) TEEOS，安全級別高的支付業(yè)務(wù)可以跑在獨(dú)立的 TEEOS 并于通用 TEEOS 隔離；
ARM v8.5 引入 BTI（Branch Target Identifiers）和 MT（Memory Tagging），前者限制間接轉(zhuǎn)跳，防 JOP 攻擊，后者能標(biāo)記內(nèi)存區(qū)域，防止溢出和 UAF 漏洞；
Arm v9（驍龍 8 Gen 1 這一代）提出了 Arm CCA 的概念，引入全新的 “Realm 機(jī)密領(lǐng)域”，生成對 OS 或虛擬機(jī)管理程序完全不透明的安全容器化的執(zhí)行環(huán)境，保護(hù)正在使用的數(shù)據(jù)與代碼，并縮短信任鏈。
當(dāng)年驍龍 845 的元件示意圖↑
從指令集往上，到達(dá) SoC 這一層，高通幾乎每代驍龍旗艦都會率先引入最新的安全功能，用戶安全和隱私的保護(hù)措施在以軍事競賽式的速度升級：
2015 年的驍龍 810 引入 SafeSwitch 功能。在丟失手機(jī)后，可以遠(yuǎn)程鎖機(jī)并輕松抹掉手機(jī)上的用戶數(shù)據(jù)，而且 SafeSwitch 先于操作系統(tǒng)啟動(dòng)，讓 “簡單刷機(jī)破賬號” 成為歷史；
2016 年的驍龍 820 引入了 Smart Protect，后者是首款利用高通 Zeroth 技術(shù)的產(chǎn)品，具備機(jī)器學(xué)習(xí)功能。其基于簽名的反惡意軟件服務(wù)，能自動(dòng)阻止已知惡意軟件的運(yùn)行，能實(shí)時(shí)監(jiān)測手機(jī)的后臺并做異常警告，最終達(dá)到零時(shí)差 (Zero-Day) 偵測病毒、惡意軟件的效果，且能離線運(yùn)行；
2017 年驍龍 835 內(nèi)置了 Qualcomm Haven 安全平臺，包括內(nèi)容保護(hù)、惡意軟件檢測、防盜、身份驗(yàn)證等 4 大方面。此時(shí)的 Android 旗艦已經(jīng)可以讓虹膜、人臉等敏感信息存放在 SoC 的 TrustZone 并與系統(tǒng)隔離。而與 FIDO 聯(lián)盟、騰訊等廠商的合作，也為指紋和虹膜移動(dòng)支付鋪平了道路；
驍龍 845 則帶來了獨(dú)立安全處理單元，高通稱之為 “安全島”。這個(gè)爆改過的 Arm SC300，有自己的 CPU 內(nèi)核、獨(dú)立的電源供應(yīng)和閃存，能將圖像、指紋識別等用戶生物信息、銀行卡等金融信息獨(dú)立存儲，自帶加密引擎，能防止篡改和重放攻擊；
驍龍 855 是首款達(dá)到智能卡級別安全性的移動(dòng) SoC，通過了 Common Criteria EAL-4 + 全球安全認(rèn)證，可以省卻 OEM 廠商外掛安全芯片的麻煩。其更強(qiáng)的 SPU，能用于 Android StrongBox 和 Gatekeeper 等系統(tǒng)，可以支持離線支付、TPM、電子身份證、加密錢包等功能，并開始支持 iSIM 應(yīng)用。
驍龍 865 首發(fā)支持當(dāng)時(shí) Android 系統(tǒng)最新的安全憑證 API，并對 ISP、DSP、存儲分別做了安全優(yōu)化，即使安裝了惡意軟件，數(shù)據(jù)也不會被復(fù)制到安全區(qū)以外。而新的高通傳感器中樞，也能以極低的功耗提供安全防護(hù)。
驍龍 888 則為移動(dòng)端帶來了全新的 Type-1 Hypervisor 支持，讓手機(jī)可以啟用同一個(gè)系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)例，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的保護(hù)和隔離的同時(shí)，能在不同應(yīng)用和多個(gè)操作系統(tǒng)間即時(shí)切換，還能讓 Hypervisor 應(yīng)用數(shù)據(jù)完全與主要操作系統(tǒng)內(nèi)的其他應(yīng)用隔離。另外，其也支持 Adobe 的 CAI 數(shù)字驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，能為照片制作加密印記，用于驗(yàn)證數(shù)字內(nèi)容的真實(shí)性。
全新一代驍龍 8 在 2021 驍龍技術(shù)峰會發(fā)布。發(fā)布會開頭就緊貼熱點(diǎn)，是元宇宙。5G、計(jì)算機(jī)視覺、頭部 / 眼球 / 姿勢追蹤以及工具、3D 重建、感知算法、情境語言理解 / 音頻增強(qiáng)和創(chuàng)作支持，應(yīng)有盡有。
而此時(shí)的驍龍，已經(jīng)是包含 50 多個(gè)芯片組的完整平臺，一切都要建立在安全的基礎(chǔ)上。今年發(fā)布會，開場致辭之后第一個(gè)說的就是安全，排位比影像、AI、游戲都要靠前，就知道高通對安全特性的重視程度。
首先，上一代引入的 Hypervisor 深度保護(hù)層，現(xiàn)在面向合作伙伴和客戶開源了，宣稱將允許應(yīng)用程序和服務(wù)與 SoC 的更多部件進(jìn)行交流，從而在虛擬化環(huán)境提供更多特性。
高通也繼續(xù)貫徹深度防御（Defense-In-Depth）策略，在 Hypervisor 之上再加了一個(gè)安全層 —— 全新的信任管理引擎（Trust Management Engine）。其運(yùn)行在 Android 系統(tǒng)和其他安全服務(wù)的管理程序?qū)又?，即使高級別的軟件堆棧受損，也能保護(hù)低級別數(shù)據(jù)的安全，并為應(yīng)用和服務(wù)提供額外信任根（Root of Trust）。這個(gè)信任管理引擎甚至可以和云端等其他安全技術(shù)協(xié)同工作，通過云端的網(wǎng)站與應(yīng)用信用評估，改變本地策略，對新風(fēng)險(xiǎn)第一時(shí)間做出反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)從芯片到云端的信任防護(hù)。
在高通宣稱是保險(xiǎn)庫級別的安全配置下，新一代驍龍 8 成為全球首個(gè)符合 Android Ready SE 標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)平臺。而后者是 Google 在 2021 年 3 月發(fā)起，用于 SE 安全芯片標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)和推廣的聯(lián)盟，目標(biāo)上是通過開源的 SE 安全接口和程序，讓手機(jī)、平板、汽車等智能設(shè)備可以用作住房鑰匙、車鑰匙、數(shù)字錢包 / 貨幣、電子駕照、護(hù)照使用，讓更多的實(shí)體物品數(shù)字化。
全新一代驍龍 8 也是首個(gè)能讓創(chuàng)作者直接在手機(jī)上鑄造 NFT “非同質(zhì)化代幣” 的移動(dòng)平臺，可以為數(shù)字內(nèi)容 “蓋印” 并保存在區(qū)塊鏈賬簿。高通還與各國政府、通訊服務(wù)商建立連接安全場景，實(shí)現(xiàn) Stingray 偽基站防護(hù)，提供惡意蜂窩網(wǎng)絡(luò)識別，阻斷其數(shù)據(jù)連接等功能。新驍龍 8 的安全處理單元 SPU 同樣集成 iSIM，只要應(yīng)用廠商愿意，隨時(shí)都可以代替物理 SIM 卡和卡槽來節(jié)省寶貴的機(jī)身空間。
另外，驍龍 8 可以在不錄像和錄音的情況下，完成全天候的視覺感知，它甚至可以檢測到旁邊的人偷看屏幕并自動(dòng)鎖屏。而加密性能的提升，也讓驍龍 8 打破以前驍龍平臺 800MB/s 的持續(xù)寫入速度限制。
雖然元宇宙還是當(dāng)紅概念，但每天數(shù)十億臺移動(dòng)設(shè)備、數(shù)百億次的應(yīng)用調(diào)用、數(shù)千億次的服務(wù)請求，手機(jī)對現(xiàn)代生活的重塑，其實(shí)早就讓我們身處數(shù)字 “元宇宙” 當(dāng)中。
移動(dòng)支付、電子駕照、電子身份證的普及之外，上至 VR/AR 的未來，下至車鑰匙、錢包、貨幣的數(shù)字化，數(shù)碼生活還會繼續(xù)下沉滲透。移動(dòng)設(shè)備，特別是智能手機(jī)的安全功能，其重要性再怎么強(qiáng)調(diào)都不為過。
下游應(yīng)用領(lǐng)域往前狂奔的基礎(chǔ)，是高通這些上游供應(yīng)商提前做好的安全技術(shù)支撐?，F(xiàn)代智能手機(jī)誕生的第 12 年，生物識別大規(guī)模應(yīng)用的第 8 年，高通驍龍為代表的移動(dòng) SoC，其軟硬件安全功能已經(jīng)在一輪輪的攻防戰(zhàn)中得到了前所未有的增強(qiáng)。而全新一代驍龍 8，也從 TrustZone 到 Hypervisor，再到信任管理引擎、Android Ready SE 標(biāo)準(zhǔn)和 NFT 的支持，讓移動(dòng)安全進(jìn)入了新的階段。
科技在被展望時(shí)是那么聲勢浩大，在實(shí)現(xiàn)時(shí)又是那么悄無聲息?，F(xiàn)在反過來看，智能設(shè)備底層的安全性問題，從來都沒有獲得過與其重要度匹配的關(guān)注度，這或許是件好事。無比低調(diào)，甚至很難被感知到，就是對眾多強(qiáng)大安全特性最完美的注腳。
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