15.4 安全审计与漏洞管理

1. 安全审计概述

1.1 TF-A安全审计的重要性

• 作为信任链的根基，TF-A需满足军事级安全要求
• 审计目标：验证是否符合PSA Certified/Common Criteria标准
• 典型审计范围：代码安全、数据流保护、密码学实现、异常处理

1.2 审计方法论

• 静态分析：使用Coverity、Klocwork等工具进行代码扫描
• 动态分析：通过模糊测试(Fuzzing)发现运行时漏洞
• 形式化验证：对关键模块(如密码算法)进行数学证明
• 人工审计：由安全专家进行深度代码审查

2. TF-A漏洞管理流程

2.1 漏洞披露策略

graph TD
    A[漏洞发现] --> B[提交至security@trustedfirmware.org]
    B --> C[安全团队评估]
    C --> D{Critical?}
    D -->|是| E[紧急修复并秘密通知合作伙伴]
    D -->|否| F[纳入常规发布周期]
    E --> G[CVE编号申请]
    G --> H[公开披露]

2.2 漏洞分级标准

等级	影响示例	响应时间要求
Critical	EL3提权漏洞	72小时内补丁
High	安全启动绕过	2周内修复
Medium	信息泄露漏洞	下个版本修复
Low	日志格式问题	酌情处理

3. 关键安全机制审计

3.1 启动过程审计要点

• 镜像签名验证的侧信道攻击防护
• BL2加载过程中的时序一致性检查
• 异常级别切换时的寄存器清空验证

3.2 内存保护审计

// 典型审计代码示例：MMU配置检查
static void audit_mmu_config(void) {
    uint64_t mair = read_mair_el3();
    uint64_t tcr = read_tcr_el3();
    
    /* 验证内存属性配置 */
    assert((mair & MAIR_ATTR_MASK) == EXPECTED_ATTR);
    
    /* 检查地址空间隔离 */
    assert((tcr & TCR_EL3_T0SZ_MASK) <= SECURE_T0SZ_LIMIT);
}

3.3 SMC处理审计

• 调用参数边界检查
• 调用栈深度监控
• 敏感寄存器污染检测

4. 常见漏洞模式与防护

4.1 历史漏洞案例

1. CVE-2021-37576：BL31中的整数溢出导致越界写
2. CVE-2020-26558：PSCI处理中的竞争条件
3. CVE-2019-25037：安全世界缓存污染

4.2 防御性编程实践

• 所有指针解引用前必须验证范围
• 关键操作使用volatile防止编译器优化
• 敏感数据使用memset_s进行安全擦除
• 启用栈保护编译选项(-fstack-protector-strong)

5. 自动化安全工具链

5.1 CI/CD集成检查

# 示例：GitLab CI安全扫描阶段
security_scan:
  stage: test
  script:
    - make CHECKPATCH_FLAGS=--strict
    - scan-build --use-analyzer=/usr/bin/clang make DEBUG=1
    - python3 scripts/security_audit.py --level=high

5.2 推荐工具组合

• 静态分析：Coverity + Clang-tidy
• 动态分析：AFL++ + QEMU模式模糊测试
• 符号执行：KLEE for TF-A
• 硬件验证：Juno开发板上的Lauterbach Trace32

6. 安全更新最佳实践

1. 增量更新验证：确保补丁不会引入回归问题

   # 使用bisect定位问题提交
   git bisect start
   git bisect bad v2.6
   git bisect good v2.5
   

2. 回滚防护：版本计数器(anti-rollback counter)实现
3. 供应链安全：验证所有第三方库的SBOM(软件物料清单)

7. 参考资料

1. TF-A Security Advisories
2. ARM文档：DEN0093 “ARM Security Audit Guidelines”
3. NIST SP 800-193 “Platform Firmware Resiliency Guidelines”
4. PSA Certified Security Model v1.2