各隔离区运行的实体固件详解
ARMv8架构通过异常等级和安全状态将系统划分为多个隔离区，每个隔离区运行着不同的实体固件，负责不同的功能。理解每个隔离区运行的实体固件，是掌握整个系统架构的关键。
1.1 标准ARMv8隔离区实体
1.1.1 EL3：BL31 Secure Monitor
EL3是整个系统的最高权限等级，运行BL31 Secure Monitor固件。BL31是标准ATF的核心组件，负责以下功能：
- 世界切换：负责安全世界与非安全世界之间的切换。
- SMC处理：处理来自两个世界的SMC调用。
- 中断路由：配置GIC中断控制器，路由安全中断和非安全中断。
- 电源管理：提供PSCI（Power State Coordination Interface）电源管理服务。
- 系统初始化：初始化系统的核心硬件，如GIC、TZC-400等。
BL31的代码量通常在100KB左右，完全开源，代码位于ATF源码的bl31/目录下。
1.1.2 SEL1：TEE操作系统
SEL1是安全世界的内核态，运行TEE操作系统。主流的TEE操作系统有：
- OP-TEE：由Linaro维护的开源TEE，完全符合GlobalPlatform标准，支持多种硬件平台。
- Google Trusty：由Google开发的开源TEE，与Android系统深度集成，主要用于Pixel设备。
- QSEE：高通开发的闭源TEE，用于骁龙平台。
- Trustonic Kinibi：Trustonic开发的闭源TEE，广泛用于三星、联发科等平台。
TEE操作系统负责以下功能：
- 可信应用管理：加载、运行和管理可信应用（TA）。
- 安全存储：提供基于硬件加密的安全存储服务。
- 加密运算：使用硬件加密引擎执行加密、解密、签名、验证等操作。
- 可信UI：提供安全的用户界面，防止钓鱼攻击。
- 生物识别：处理指纹、人脸等生物识别数据。
TEE操作系统的代码量通常在1MB左右，开源TEE的代码位于各自的源码仓库中。
1.1.3 SEL0：可信应用（TA）
SEL0是安全世界的用户态，运行可信应用（Trusted Application, TA）。TA是专门用于处理敏感操作的应用程序，运行在TEE操作系统提供的隔离环境中。
每个TA都有自己独立的地址空间，相互之间完全隔离。TA只能通过TEE操作系统提供的API访问系统资源，无法直接访问硬件或非安全世界的内存。
常见的TA有：
- Keymaster TA：负责密钥的生成、存储和运算。
- Gatekeeper TA：负责密码验证，防止暴力破解。
- Fingerprint TA：负责指纹模板的存储和比对。
- Face TA：负责人脸模板的存储和比对。
- Payment TA：负责安全支付相关的操作。
TA的代码量通常在几十KB到几百KB之间，可以是开源的，也可以是闭源的。
1.1.4 NSEL1：Linux内核
NSEL1是非安全世界的内核态，运行Linux内核。Linux内核是Android系统的核心，负责以下功能：
- 进程管理：管理系统中的所有进程。
- 内存管理：管理系统的物理内存和虚拟内存。
- 设备驱动：提供硬件设备的驱动程序。
- 文件系统：管理系统的文件系统。
- 网络协议栈：提供网络通信功能。
Linux内核的代码量非常庞大，超过2000万行，完全开源，代码位于Linux内核源码仓库中。
1.1.5 NSEL0：Android应用
NSEL0是非安全世界的用户态，运行Android应用。Android应用是普通用户直接交互的程序，运行在Linux内核提供的隔离环境中。
每个Android应用都有自己独立的用户ID和地址空间，相互之间完全隔离。应用只能通过Android系统提供的API访问系统资源，无法直接访问硬件或其他应用的内存。
常见的Android应用有：
- 系统应用：如电话、短信、相机、设置等。
- 第三方应用：如微信、支付宝、抖音等。
Android应用的代码量差异很大，从几十KB到几百MB不等。
2.2 MT8766隔离区实体
MT8766的隔离区实体与标准ARMv8基本一致，但在EL3和SEL1做了一些定制化修改。
2.2.1 EL3：Preloader中的Secure Monitor
MT8766的EL3运行preloader.img中的Secure Monitor模块。与标准BL31不同，MT8766的Secure Monitor与BL2合并为一个单一的preloader.img镜像，全程运行在EL3。
MT8766的Secure Monitor负责以下功能：
- 世界切换：负责安全世界与非安全世界之间的切换。
- SMC处理：处理来自两个世界的SMC调用。
- 中断路由：配置GIC中断控制器，路由所有中断到EL3，然后转发给对应的世界。
- 电源管理：提供MTK特有的电源管理服务。
- 系统初始化：初始化DDR、时钟、电源等核心硬件。
preloader.img的代码量通常在200KB左右，部分开源，包含大量闭源二进制blob，代码位于MTK ATF源码的plat/mediatek/目录下。
2.2.2 SEL1：Kinibi TEE内核
MT8766的SEL1运行Trustonic Kinibi TEE内核。Kinibi是一款闭源的微内核TEE，具有体积小、安全性高、实时性好等特点。
Kinibi TEE内核负责以下功能：
- 微内核管理：提供最基本的进程调度和内存管理功能。
- 驱动管理：管理安全外设的驱动程序，所有驱动都运行在S-EL0。
- TA管理：加载、运行和管理可信应用。
- 安全存储：提供基于RPMB分区的安全存储服务。
- 加密运算：使用MTK的HACC硬件加密引擎执行加密运算。
Kinibi TEE内核的代码量非常小，只有约200KB，完全闭源，只有二进制镜像tee.img。
2.2.3 SEL0：Kinibi TA与驱动
MT8766的SEL0运行Kinibi TA和驱动。与标准TEE不同，Kinibi采用微内核架构，所有驱动和服务都运行在S-EL0，作为独立的TA。
常见的Kinibi TA和驱动有：
- Keymaster TA：负责密钥的生成、存储和运算。
- Gatekeeper TA：负责密码验证。
- Fingerprint TA：负责指纹模板的存储和比对。
- HACC驱动：硬件加密引擎的驱动程序。
- RPMB驱动：RPMB分区的驱动程序。
Kinibi TA和驱动都是闭源的，编译为MCLF格式，内置在tee.img中。
2.2.4 NSEL1：LK Bootloader与Linux内核
MT8766的NSEL1首先运行LK（Little Kernel）Bootloader，然后由LK加载和启动Linux内核。
LK是一款轻量级的Bootloader，负责以下功能：
- 硬件初始化：初始化非安全世界的硬件设备。
- 镜像加载：从eMMC加载Linux内核和Android系统镜像。
- 安全启动验证：验证Linux内核和Android系统镜像的签名。
- 启动参数传递：将启动参数传递给Linux内核。
Linux内核的功能与标准Linux内核基本一致，但包含了大量MTK特有的驱动程序和补丁。
2.2.5 NSEL0：Android应用
MT8766的NSEL0运行Android应用，与标准Android应用完全一致。
3.3 对比总结
隔离区 | 标准ARMv8实体 | MT8766实体 |
EL3 | BL31 Secure Monitor | Preloader中的Secure Monitor模块 |
SEL1 | OP-TEE/Trusty TEE内核 | Trustonic Kinibi TEE内核 |
SEL0 | 可信应用（TA） | Kinibi TA与驱动 |
NSEL1 | Linux内核 | LK Bootloader + Linux内核 |
NSEL0 | Android应用 | Android应用 |
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