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x2600_mmc_spl+kernel+rootfs+other安全启动

一 硬件平台介绍​

开发板halley7：

X2600H + mmc0

串口：uart0_PE(9,10)

编译配置文件：x2600h_mmc0_5.10_defconfig

二 原理介绍​

为了保护客户厂商的软件程序不被其对手复制，可以使用AES、2Key-3DES加密对代码进行加密，密码可以是用户提供的User-Key0、User-Key1或芯片内部的Chip-Key(随机数密码)。

而sc通过调用SC-ROM接口使用密码进行解密操作，软件不直接访问密码本身，防止密码泄露。

三 软件实现过程​

3.1 uboot 的修改​

启用安全启动功能需要修改UBOOT板级配置文件，路径如下：

zxy@vb:~/x2600_sz/build$ cat configs/x2600h_mmc0_5.10_defconfig | grep uboot
APP_uboot_toolchain_dir=../tools/toolchains/mips-gcc720-glibc229
APP_uboot_dir=../bootloader/uboot-x2000
APP_uboot_config=x2600h_base_xImage_msc0

可知当前uboot编译配置文件和路径。 下一步打开uboot配置文件进行修改：

zxy@vb:~/x2600_sz/build$ cd ../bootloader/uboot-x2000/
zxy@vb:~/x2600_sz/bootloader/uboot-x2000$ vim include/configs/x2600_base.h

2024-08-14_16-54

其中：

#define CONFIG_JZ_SCBOOT  ： 控制spl和kernel的解密和验签
#define CONFIG_JZ_SECURE_ROOTFS  ： 控制rootfs的验签
#define CONFIG_STORAGE_REDUCE_SD  ： 解决mmc spl代码编译越界的问题

3.2 kernel相关驱动的配置​

​ 进入对应linux工程目录下kernel/kernel/路径下:

zxy@vb:~/x2600_sz/build$ cat configs/x2600h_mmc0_5.10_defconfig | grep kernel
APP_kernel_dir=../kernel/kernel
APP_kernel_config=x2600_module_base_linux_mmc0_defconfig

敲make menuconfig并回车，进入Ingenic device-drivers Configurations选项，取消选中Ingenic Security support，完成后保存配置（使用模块驱动的安全启动驱动）。

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备注：

由于整体编译配置make x2600h_mmc0_5.10_defconfig会覆盖掉kernel的当前配置，所以修改完kernel配置以后，需要手动拷贝一份.config到其实际的kernel配置:

zxy@vb:~/x2600_sz/kernel/kernel$ cp .config arch/mips/configs/x2600_module_base_linux_mmc0_defconfig

3.3 iConfigTool的工具的配置​

打开iConfigTool工具

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勾选sc命令，一般默认勾选

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修改完成配置后Ctrl + S保存到build/configs/x2600h_mmc0_5.10_defconfig。

3.4 编译系统​

zxy@vb:~/x2600_sz/build$ make x2600h_mmc0_5.10_defconfig
zxy@vb:~/x2600_sz/build$ make

四 相关签名工具使用​

4.1 key生成工具​

Key 生成工具，用于生成 RAS-Key、User-Key0 和 User-Key1,提供给签名工具和烧录工具使用。

ubuntu下运行命令如下：

zxy@vb:~/cloner-2.5.47-windows_alpha/securitytool/x2000/keytool$ sudo ./keygen-64

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点击 Generate Key 按钮生成签名需要的文件

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生成文件路径为：

zxy@vb:~/cloner-2.5.47-windows_alpha/securitytool/x2000/keytool$ ls -lh
总用量 37M
-rw-r--r-- 1 root root  588 7月   9 20:08 key.bin
-rwxrw-r-- 1 zxy  zxy   22M 4月  29 09:55 keygen-32
-rwxrwxr-x 1 zxy  zxy   16M 4月  29 09:54 keygen-64
-rw-r--r-- 1 root root 1.7K 7月   9 20:08 pri_key.pem
-rw-rw-r-- 1 zxy  zxy   536 4月  28 17:28 qm_cn.qm
-rw-r--r-- 1 root root   64 7月   9 20:08 user_key.bin

生成 Key 后需要把 key.bin 复制到烧录工具的 security 目录下:

zxy@vb:~/cloner-2.5.47-windows_alpha/securitytool/x2000/keytool$ cp key.bin ../../../security/x2000/key.bin

注意：生成的下面三个签名文件，需要保存好，同一个板子一旦签名了，再次烧录需要用同一个签名文件的固件，不然烧录会不成功。

key.bin
pri_key.pem
user_key.bin

4.2 签名工具​

签名工具用于签名、加密客户的固件、应用程序、配置文件,以便保护用户核心数据。

打开签名工具之前，需要先在securitytool/x2000/sigtool/下创建⽂件settings.ini , 写⼊内容:

[debug]
value=1

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签名工具路径，运行签名工具如下:

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4.2.1 签名burner bin​

首先签名burner bin,该签名文件用于烧录工具第一阶段及第二阶段的固件加密。

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点击 sign 签名成功以后，会在源文件的路径下生成 uboot_sec.bin 和 spl_sec.bin 加密后固件。 烧录固件签名完成后在烧录工具的固件路径下文件结构:

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zxy@vb:~/cloner-2.5.47-windows_alpha/firmwares/x2600$ ls -l
总用量 784
-rw-rw-r-- 1 zxy zxy   1420 5月  20 18:20 config.cfg
-rwxr-xr-x 1 zxy zxy   7960 6月  24 15:35 spl.bin
-rwxr--r-- 1 zxy zxy   9504 7月   9 21:17 spl_sec.bin
-rwxr-xr-x 1 zxy zxy 386452 6月  24 15:35 uboot.bin
-rwxr--r-- 1 zxy zxy 388512 7月   9 21:17 uboot_sec.bin

4.2.2 签名u-boot-spl-pad.bin​

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点击 sign 按钮进行签名，签名成功会提示： Successful signature! 表示签名成功，成功以后会在目录下生成 u-boot-spl-pad-dst.bin 文件，路径为：

build/output/u-boot-with-spl-mbr-gpt-dst.bin

4.2.3 签名kernel​

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点击 sign 按钮进行签名，签名成功会提示： Successful signature! 表示签名成功，成功以后会在目录下生成 xImage-dst.bin 文件，路径为：

x2600_sz/build/output/xImage-dst.bin

注意：此处生成的文件并不是最终要烧录的kernel分区加密文件。最终烧录的kernel加密文件需加上rootfs的签名部分内容。

4.2.4 签名rootfs​

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根⽂件系统只计算镜像的hash值，不加密镜像，因此不选择"AES"单选框。 签名成功后，会在rootfs的镜像的同级⽬录下⽣成签名后的rootfs的镜像，如下：

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将⽣成的rootfs-dst.squashfs的签名信息分离到signature⽂件：

zxy@vb:~/x2600_sz/build/output$ dd if=rootfs-dst.squashfs of=signature bs=2048 count=1

将rootfs的signature添加入kernel加密后的文件，产生kernel分区的最终烧录文件：

cat xImage-dst.bin signature > xImage-dst_sig.bin

4.2.5 签名other.bin​

做测试程序test.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    while(1)
    {
        printf("@@@@@@\n");
        sleep(5);
    }
}

编译：

CC=/home/xy/job/linux/x2600_sz/buildroot/buildroot/output/host/usr/bin/mips-linux-gnu-gcc
$CC test.c -lhardware2 -o test

文件加密前手动添加一个2KB大小的零填充数据头:

dd if=/dev/zero bs=2k count=1 | cat - test > test_2k

加密添加头数据之后的文件：

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生成加密后的文件：test_2k-dst.bin

adb push 到开发板：

adb push test_2k-dst.bin /usr/data/

开发板解密：

cmd_sc src=/usr/data/test_2k-dst.bin
src_file    : /usr/data/test_2k-dst.bin
dst_file    : /usr/data/test_2k-dst.bin_dst

将解密后的文件2k头数据删除：

dd if=test_2k-dst.bin_dst of=test_dc bs=512 skip=4

测试解密后是否相同：

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注意：

因为当前签名工具会对other.bin签名时按照16byte对齐，不足的部分会自动补0，所以解密后的文件的md5值可能跟源文件的md5值有所不同，但是不影响使用。

五 烧录工具配置​

安全烧录具体操作方法请参考《X2000_SecurityBoot操作指南.pdf》，板极选择x2600_sfc_nand_ddr3_linux.cfg。

烧录工具的版本： cloner-2.5.46-ubuntu_alpha

烧录工具的配置如下：

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注意，POLICY中的分区信息要与spl中分区表信息一致，不然系统不能正常启动：

zxy@vb:~/x2600_sz/bootloader/uboot-x2000$ vim board/ingenic/x2600_base/partitions.tab

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六 验证sc加密和解密​

详见4.2.5章节。