NXP iMX8MP 使用 OP-TEE

toradex | 2025-11-07 11:04:53 阅读：9

By Toradex 胡珊逢

OP-TEE 是 Trusted Execution Environment（TEE）的开源实现方案。在 Arm 处理器上，它可以和非安全操作系统如 Linux 并行运行，通常会使用 Arm 处理器的 TrustZone，确保数据和代码的可信和一致性。文章接下来将使用 ToradexVerdin iMX8M Plus平台演示如何开启 OP-TEE 功能。

OP-TEE 简介

在 Arm 架构上 OP-TEE 可以分为两个部分。

Normal World

这是 Rich Execution Environment（REE），运行诸如 Linux、Android 等操作系统。它们使用 tee-supplicant 驱动和 TEE 通信

Secure World

这是 Trusted Execution Environment（TEE），运行 Trusted Applications 或者其他安全系统

TEE 独立于 REE，因而它是存储和管理机密信息（如加密密钥）的理想解决方案，同时能隔离生物认证、数字支付、版权保护等安全敏感操作的执行过程。

得益于meta-toradex-security，目前在 Toradex 的多个模块上已经可以使用 OP-TEE，包括 Apalis iMX6、Aquila AM69、Colibri iMX6、Colibri iMX7D 1GB、iMX95 Verdin EVK、SMARC iMX8MP、SMARC iMX95、Verdin AM62、Verdin AM62P、Verdin iMX8MP、Verdin iMX8MM、Verdin iMX95。

在 Yocto 中开启 OP-TEE

和之前的使用加密分区和Secure Boot一样，只需要将 meta-toradex-security layer 添加到 Yocto 编译环境中即可使用，并在 local.conf 开启相关配置。使用tdx-opteeclass 即可开启 OP-TEE。TDX_OPTEE_INSTALL_TESTS和TDX_OPTEE_PKCS11添加测试用例和 PKCS#11 功能。

INHERIT += "tdx-optee"TDX_OPTEE_INSTALL_TESTS	= "1"TDX_OPTEE_PKCS11 = "1"

在编译镜像之前，我们还需要修改下 mmc 工具的 recipe。对于 BSP 7 版本使用的 scarthgap 分支，在 layers/meta-toradex-demos/recipes-devtools/mmc 添加 mmc-utils-cos_%.bbappend，内容如下：

\clearpage

# Disable update-alternatives for this packageALTERNATIVE:${PN} = ""ALTERNATIVE_PRIORITY = ""# Ensure no postinsts run (offline or on-target)pkg_postinst:${PN} := ":"pkg_postinst_ontarget:${PN} := ":"# Make the final layout directly during do_install (no alternatives, no postinsts)do_install:append () {    # Base recipe installs ${bindir}/mmc; give it the provider name, plus a symlink
    if [ -e ${D}${bindir}/mmc ]; then
        mv ${D}${bindir}/mmc ${D}${bindir}/mmc.mmc-utils-cos    fi
    ln -sf ${bindir}/mmc.mmc-utils-cos ${D}${bindir}/mmc
}# (Optional) bump the revision so you don't reuse an old IPKPR = "r1"

同时在 local.conf 文件中添加IMAGE_INSTALL:remove = " mmc-utils"。

OP-TEE 需要一种安全存储解决方案来保存持久性数据，包括加密密钥、密钥材料及通用数据。目前 OP-TEE 提供两种安全存储实现方案：

第一种基于 Normal World（REE）的文件系统实现。
第二种利用 eMMC 设备的重放保护内存块（RPMB）分区实现。

REE 文件系统

当使用 REE 文件系统是，例如 Linux 系统，OP-TEE 将相关数据存放在/data/tee/，该路径可以通过DX_OPTEE_FS_PARENT_PATH更改。这些数据经过 Hardware Unique Key 加密，加密和解密操作在不同 SoC 的专用模块上完成，如 NXP iMX 处理器的 CAAM 或 EdgeLock Enclave，TI AM6x 处理器的 DMSC。配置之前的加密分区使用，和可以将/data挂载到一个独立的分区，进行分区的加密和数据一致性校验。

REE 文件系统是默认的配置，在完成上面的设置后，即可编译镜像。

RPMB

当使用 RPMB 时，就不再需要/data分区。eMMC 上的 RPMB 分区可以作为 OP-TEE 的安全存储。RPMB 能够在写入和读取数据时支持完整性和真实性验证。该技术最初在 eMMC 4.4 版本中引入，目前大多数 Toradex 模块均已支持并可直接使用。使用 RPMB 分区时，系统通过对称密钥进行读写认证。其运作机制简要说明如下：

首先需在安全环境（通常为受保护的工厂治具）中将认证密钥预烧录至存储设备。
执行写入操作时，数据会经过哈希计算并使用认证密钥生成签名（该签名亦称消息验证码，简称 MAC），存储设备仅在验证签名有效后才会接受写入请求。
执行读取操作时，设备返回的数据将附带 MAC 值。主机端可重新计算 MAC 并与接收值进行比对，从而确保信息的真实性。

将TDX_OPTEE_FS_RPMB设置为 1 时，即可使用 RPMB。使用 RPMB 时需要注意，任何操作前都需向该分区写入私钥。这种密钥烧录仅能执行一次，且必须在安全的配置环境中完成。为此引入TDX_OPTEE_FS_RPMB_MODE变量，用于配置 RPMB 操作模式。支持以下三种模式：

development：通过 tee-supplicant 在内存中模拟 RPMB 分区。这基于内存实现，因此重启系统或重新启动 tee-supplicant 守护进程后存储内容将丢失。适用于开发场景。
factory：使用 eMMC 的 RPMB 物理分区，OP-TEE 通过 SoC 硬件唯一密钥（HUK）及设备特定信息生成并烧录 RPMB 密钥。此模式专用于工厂安全预配环境，严禁在可信安全工厂环境之外使用。
production：在使用已预先烧录 RPMB 密钥的前提下启用 eMMC 的 RPMB 物理分区。适用于依赖预置 RPMB 密钥实现安全存储的生产环境。

TDX_OPTEE_FS_RPMB_MODE默认为development，在后续测试使用该配置，local.conf 设置如下：

#TDX_OPTEE_FS_RPMB = "1"

在选择好上面两种模式后使用bitbake进行镜像编译。并使用 Toradex Easy Installer 烧录。

bitbake tdx-reference-multimedia-image

OP-TEE 测试

前面在 local.conf 中我们已经添加了测试用例配置。optee_example_hello_world会发送一个数字到 TEE 中的 TA 上进行加 1 运算。

\clearpage

~# optee_example_hello_worldInvoking TA to increment 42
TA incremented value to 43

OP-TEE 完整的测试。

~# xtestRun test suite with level=0
TEE test application started over default TEE instance
......
47279 subtests of which 0 failed
156 test cases of which 0 failed
0 test cases were skipped
TEE test application done!

在使用 RPMB 并开启development模式时，xtest会出现一个测试失败内容。这是由于内存模拟的 RPMB 并没有使用密钥对数据进行验证。

regression_1015 FAILED first error at /usr/src/debug/optee-test/4.4.0.imx/host/xtest/regression_1000.c:1366
regression_1016 OK
regression_1017 OK

47128 subtests of which 1 failed
156 test cases of which 1 failed
0 test cases were skipped
TEE test application done!

PKCS#11 定义了一套标准调用接口，可将密码学操作（如签名）卸载至外部模块执行。该模块可以是智能卡，而在 OP-TEE 场景中则表现为软件形态的 PKCS#11 可信应用。即使以软件形式存在，它仍会像硬件模块那样呈现给用户空间。该可信应用通过共享动态库进行访问，这个共享对象充当“桥梁”角色，将密码学请求转换为 OP-TEE 调用。

~# pkcs11-tool --module /usr/lib/libckteec.so.0 --show-infoCryptoki version 2.40
Manufacturer     Linaro
Library          OP-TEE PKCS11 Cryptoki library (ver 0.1)
Using slot 0 with a present token (0x0)

总结

OP-TEE 为 Arm 平台上的 Linux 系统提供了一个可信计算单元，不仅能够保护数据安全，同时也是部分行业的安全规范需求。在 Toradex 的软硬件生态中，用户可以轻松使用该功能。

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