安全固件烧录/SFI
信息安全（十三）
安全固件烧录/SFI
大家好，欢迎大家观看 STM32 信息安全（十三）：SFI——安全固件烧录，又叫安全固件安装。
SFI，全称：Secure Firmware Install，安全地做固件安装。之前提到过，安装，就是指在空片上烧录应用固件。它有别于SFU，安全地固件升级。后者适用于芯片上已经有初始版本的应用程序在运行了，部署到现场后，在产品生命周期内，做产品升级。而SFI适用于本来就是空片，现在要烧录初始版本的应用程序，因此通常发生在产线上。安全地安装，这里“安全”二字， 就是特别考虑到产线的可靠性。如果是工程师在实验室里，自己开发、调试、烧写，不大谈得上“安全”，除非你是在做应用的协同开发，需要对关键算法进行保护，那可以通过之前我们介绍的STM32上的存储与执行保护等模块来实现。
SFI适用于OEM把一批次的STM32和自己开发好的固件给到第三方或者不可信的产线去烧录时，对OEM在安全方面的顾虑给出了解决方案。一般会有哪些顾虑呢？
首先，OEM开发的固件会有私密性要求，不想被产线拿走，否则会有知识产权泄露的风险。
第二，OEM会对自己开发的固件被烧录的次数有控制。给了一批次比如说500片给到产线，就希望这个固件烧500次。OEM不希望产线拿到这个固件，给自己的100片STM32也烧录了通样的代码，然后就贴牌出去，这样也会给OEM产品的品牌资产带来风险。
SFI过程中的用户体验
我们还是先从用户角度看一下，SFI的过程。首先在SFI适用的场景中，会有三方角色。
ST负责提供STM32芯片，OEM负责开发产品，还有一个第三方生产商，主要就是负责批量烧片。
第一步：OEM把开发好的应用代码加密后给到产线方，》》从而保证应用代码的Confidentiality。
第二步：OEM从ST订购一批STM32，比如说5000片，也给到产线方；或者产线方直接从ST订购一批STM32。
第三步：OEM把加密代码的对称密钥烧录到HSM中，包括OEM授权烧录的次数。HSM是hardware secure module的简称，是配合SFI服务的一个硬件。ST现在发布的HSM就是智能卡。
第四步：OEM把HSM，就是这里的智能卡，也发给产线方
有了HSM的帮助，》》产线可以确保收到的OEM固件的完整可靠性，即Integrity和Authentication
第五步，产线方，在HSM的支持下，把加密好的固件密文烧到STM32芯片里。
最后，在选项字节里设置上PCROP或者RDP等保护，把5000片烧录就绪的芯片返回给OEM。
整个过程中，黄色高亮部分的步骤是需要相关软硬件工具支持的。
SFI过程中的技术实现
现在再来看一下SFI过程中的技术实现：
首先，OEM从ST购买HSM。这个HSM里面预装了ST的证书，即ST的公钥；HSM实际就是一个智能卡，里面还运行了一个“license管理的软件”。
然后，OEM开发好代码，使用自己的密钥，就是图中粉色的钥匙，通过STM32的一个软件工具 Trusted Package Creator生成固件密文。通常建议一个产品的固件使用一个密钥。
再把固件秘钥，也通过Trusted Package Creator烧到HSM中。一同烧入的还有OEM授权产线商凭此HSM能够烧录固件的次数。就是图里的lic. counter。
OEM把固件的密文，和这个HSM，发给第三方产线商。
产线商，使用STM32CubeProgrammer，在HSM的帮助下，把收到的OEM的固件密文，安全地烧录到STM32芯片里。
这就是SFI过程中，主要参与的双方OEM和产线商，各自要做的事情的大概情况。
SFI过程 · OEM方的技术实现
如果再进一步来看OEM要做的事情。OEM拿到从ST订购的HSM的时候，HSM里已经预置了该HSM支持的STM32产品ID，每个产品类型还有其对应的ST公钥。并且用于license管理的软件也预置进去了。
OEM根据自己的需要，对HSM做personalization，定制化。使用Trusted Package Creator工具，把加密固件所用的密钥及相关信息，还有该HSM可以烧录固件的次数写到HSM里。
同样，使用这个Trusted Pacakage Creator工具对固件加密，生成密文。把密文和HSM一起给到产线商。
SFI过程 · 产线方的技术实现
产线方是如何使用这个HSM，和密文的呢？密文又是如何被转换成明文，烧到STM32的片上或者片外flash的呢？注意，现阶段存储在STM32片上芯片、待运行的是明文；如果所用STM32系列集成了OTFDEC，可以被待运行的固件以密文方式放在片外Q-SPI flash上。
我们以智能卡形式的HSM为例，看看使用STLINK、STM32CubeProgrammer如何实现以上的安全烧录过程。
首先STM32芯片上，在出厂前，已经预置了芯片自己的一对公私钥，和ST的证书。
在安全烧录时，CubeProgramer发指令》》通过stlink读取预置在芯片里，该芯片的公钥和ST的证书。由于HSM中买来时，已经有ST写在里面的针对某个芯片系列，比如L462，的公钥，那个公钥就是用来验证芯片返回的ST的证书的。》》通过，说明这个芯片确实是L462产品线，不是F103系列，甚至不是其他家的MCU。
CUbeProgrammer使用该L462芯片的公钥，对OEM写在HSM中的固件加密密钥，进行再加密。得到的就是所谓licence文件。显然，这个license文件，只有拥有这个芯片的公钥的L62拿到才有效。通过stlink把licence文件发给芯片。就是 把OEM固件秘钥，安全地给到了芯片。
HSM侧，每使用目标芯片的公钥对存在自己智能卡里面的OEM固件秘钥加密一次，counter值就自减1。这就实现了烧写次数的控制。
CubeProgrammer，再把OEM的固件密文也通过stlink下载到芯片。
芯片拿到了OEM的密文，也拿到了OEM密文的解密秘钥，那么后面的事情就迎刃而解了。
看到这里，大家可能会问，芯片不是空片吗？那么谁来做后面的解密和烧录工作呢？
这就需要芯片侧的安全固件支持。目前支持SFI服务的有3大家族里的4个产品线。L46CE，通过fastrom，把解密和烧写的代码，在芯片出厂前预置在用户flash上。执行完解密和烧写用户固件后，这段代码会被擦除。H7家族的两个系列，是通过系统BL里面的预置的RSS服务来完成；L5也是一样。
其余STM32型号，ST都提供定制服务。
胶片里最后还列出了SFI服务相关文档，大家有兴趣可以下来参阅。
下一期，我会给大家介绍一下ST的另外一个服务级别的安全方案：SFI。敬请大家关注，谢谢观看。
