安全的雙刃劍：AMD選擇ARM TrustZone淺析
2012-08-19 17:48:41 本站原創從年初的財務分析師會議開始就不斷有AMD與ARM合作，甚至有采用ARM授權進軍移動處理器市場的傳聞，而在6月份的AFDS大會上，ARM不僅參與了AMD的HSA基金會，它與AMD曖昧不明的關系也得到確認，不過跟大家想象中的不太一樣。
AMD確實從ARM那里獲得了IP授權應用到未來的APU產品中，不過并非完整的Cortex系列，而是TrustZone安全技術。從2004年的Cortex-A5架構首次應用以來，ARM的TrustZone技術在數據保護應用如DRM、網絡安全支付等方面已經久經考驗。
超能網今天帶來了一篇有關AMD使用TrustZone技術的分析文章，除了介紹這一技術的應用原理之外，還包括AMD為什么選擇TrustZone，以及面臨的市場競爭和機遇。
看AMD的PPT宣傳，他們原來的工作方式是垂直的，從下到上分別是芯片-平臺-軟件-服務，現在則是水平的，CPU-GPU-第三方IP內核。不過要吐槽一下，這種PPT也就是做給投資人看的，實在理解不了多了一個第三方授權怎么就會有這么大的轉變?
回到正題，看一下TrustZone的組成及原理。
TrustZone架構設計
TrustZone有兩種工作模式，一種是正常模式(Normal World)，可以執行富指令，稱為REE環境(Rich Execution Environment)，另一種模式就是安全模式(secure world)，只能執行受信指令，成為TEE環境(Trusted Execution Environment)。
TrustZone示意圖
這兩種模式都是集成在一個內核中的，很容易讓人聯想起類似Intel HT超線程技術，而實際上TrustZone并不是雙線程并行或者同步運行，它只有一個線程，只是根據不同的需要在兩種模式中簡單切換而已，情況跟單核同時運行多任務相似，上網的同時也可以看視頻，就是這個樣子。
其他必須條件
要想完整的實現TrustZone還必須有其他條件配合，首先是TrustZone硬件，也就是類似Cortex-A5這樣的處理器，然后就是配套的系統軟件，這也是最關鍵的部分，主要有兩家廠商在做。
一家是德國慕尼黑市的Giesecke & Devrient公司的MobiCore，另一家則是荷蘭Trusted Logic Mobility公司的Trusted Execution Environment。
按照ARM的說法，具備這些條件之后只需要三步就可以構建TrustZone的TEE安全環境了。
Coretex-A5：集成的藝術
說了這么多，要想實現TrustZone安全技術最重要的就是要有一顆TrustZone內核，直接的方案就是集成一個Cortex-A5內核，因為它不僅支持ARM的安全技術，而且芯片規模非常小，40nm工藝制造的A5內核不算L2緩存在內的核心面積只有1mm ²，幾乎對APU的核心面積沒有影響。
看ARM自己的介紹，Intel要想制造出45nm工藝生產的Cortex-A5同樣面積的Atom芯片，至少需要15nm工藝才行。
TrustZone的背景技術就介紹這么多，對AMD來說，它們取得授權的Cortex-A5雖然是一顆完成的ARM處理器，但是APU的主要功能還是要靠AMD的X86架構來完成，Cortex-A5只用作安全處理器，不能執行ARM代碼。
面臨的市場競爭
AMD主要的競爭還是來自Intel，后者在Sandy Bridge架構上引入了一種名為IPT(Identity Protection Technology，認證協議技術)的安全解決方案，現在已經得到了Steam-Portal以及萬事達卡這樣的客戶。
不過AMD并非沒有機會，Intel的IPT方案相比ARM的TrustZone技術還是很簡單的，AMD/ARM還有技術上的優勢。
產品安排
首款集成ARM TrustZone技術的APU將在2013年問世，首先是架構代號Kabibi的Zacate E系列處理器，主要面向低端入門級市場。到了2014年，AMD就會把TrustZone技術擴展到整個產品線中。
不確定的問題
一個不確定的問題就是用戶如何控制它的電腦，假設在最壞的情況下，可能的安全方案不起作用了，有些人是不是有可能通過ARM內核進而控制整個電腦，再像情報部門那樣留下后門?這依然是個值得考慮的問題。
Windows 8的影響
影響AMD選擇TrustZone授權還有一個可能就是Windows 8系統，因為后者同時支持X86和ARM架構，也就是原生支持TrustZone技術，微軟以NVIDIA公司的ARM處理器做了個demo演示，感興趣的不妨看看。
總結
芯片安全技術不止TrustZone一種，還有TPM可信賴模塊技術，不過它不支持ARM平臺。許多人對TrustZone技術感到高興，畢竟增加安全技術并不是什么壞事。有人花錢買了一臺平板電腦就以為可以用它來做自己想做的事，這不過是用戶自己的感覺，在最壞的情況下，廠商可以借助TrustZone技術做許多硬件限制，一個明顯的例子就是軟件安裝限制，就跟游戲主機上的限制類似。
總的來說，TrustZone對廠商來說很重要，但是用戶獲得的利益值得商榷，希望我們至少有機會禁用TrustZone選項。
PS：隨著Win8平板原生支持TrustZone技術，AMD也不得不選擇這一授權，不然可能連進入平板電腦處理器市場的機會都沒有。
