Seminar Trusted Firmware-A – Kompaktseminar Architektur, Boot und Sicherheit

Das dreitägige Kompaktseminar vermittelt die tragenden TF-A-Konzepte in konzentrierter Form. Architektur, Bootstufen, Build und FIP, Speicher- und Übergabedaten, EL3 Runtime Services, PSCI, Trusted Board Boot, Measured Boot, Secure Partitions, RME sowie Test und Hardening werden anhand einer durchgängigen Referenzplattform verknüpft.

Inhaltsübersicht

1. Tag 1: Architektur und Bootphasen
2. Tag 1: Build, Toolchain und FIP
3. Tag 1: Speicher und Konfiguration
4. Tag 2: EL3 Runtime Services und SMCCC
5. Tag 2: PSCI, GIC und Multicore
6. Tag 2: Trusted Board Boot und Measured Boot
7. Tag 3: Secure Partitions und FF-A
8. Tag 3: RME und Arm CCA
9. Tag 3: Hardening, Test und nächste Schritte

Lernziele

• TF-A-Architektur, Bootphasen und Handoff-Daten sicher einordnen.
• Eine Referenzplattform reproduzierbar bauen und ihre FIP-Artefakte untersuchen.
• EL3 Runtime Services und PSCI anhand praktischer Aufrufpfade verstehen.
• Secure Boot, Measured Boot, FF-A und RME in eine Sicherheitsroadmap einordnen.
• Für Portierung, Sicherheit oder Betrieb einen passenden Vertiefungspfad auswählen.

Seminarinhalte

1. Tag 1: Architektur und Bootphasen

1. Schritt 1: Exception Levels, Sicherheitszustände und Komponentenrollen werden als Gesamtbild aufgebaut.
2. Schritt 2: BL1 bis BL33 werden im Quellbaum, Build und Bootlog wiedergefunden.
3. Schritt 3: Cold Boot, Warm Boot und Übergabeparameter werden an festen Prüfpunkten analysiert.

Praxis: Ein Referenzboot wird ausgeführt und als kommentierter Ablauf dokumentiert.

2. Tag 1: Build, Toolchain und FIP

1. Schritt 1: Plattform, Toolchain und zentrale Buildoptionen werden reproduzierbar festgelegt.
2. Schritt 2: Debug- und Releasebuild werden erzeugt und hinsichtlich Größe sowie Symbolen verglichen.
3. Schritt 3: Ein FIP wird erstellt, inspiziert und mit einer zusätzlichen Payload erweitert.

Praxis: Eine kleine Buildmatrix und ein eigenes FIP-Paket werden erzeugt.

3. Tag 1: Speicher und Konfiguration

1. Schritt 1: ROM, SRAM, DRAM und reservierte Bereiche werden in einem einfachen Speicherplan angeordnet.
2. Schritt 2: XLAT-Attribute und minimale Zugriffsrechte werden an ausgewählten Regionen erklärt.
3. Schritt 3: Device Tree, FCONF und Handoff-Daten werden nach Vertrauen und Lebenszyklus unterschieden.

Praxis: Eine Konfigurationsoption wird geändert und ihr Einfluss bis zum Handoff verfolgt.

4. Tag 2: EL3 Runtime Services und SMCCC

1. Schritt 1: SMC-Aufruf, Service-Dispatcher und Rückkehrpfad werden schrittweise verfolgt.
2. Schritt 2: Funktions-ID, Argumente, Pointer und Sicherheitszustand werden validiert.
3. Schritt 3: Ein kleiner Beispielservice wird registriert und mit Positiv- sowie Negativfällen getestet.

Praxis: Ein Runtime Service wird aufgerufen und gegen ungültige Parameter abgesichert.

5. Tag 2: PSCI, GIC und Multicore

1. Schritt 1: CPU_ON, CPU_OFF, Suspend und Reset werden den Plattformoperationen zugeordnet.
2. Schritt 2: Core- und Clusterzustände werden mit Topologie und Warm-Boot-Pfad verbunden.
3. Schritt 3: Sichere Interruptgruppen und ein exemplarischer Ereignispfad werden analysiert.

Praxis: Ein Sekundärkern wird gestartet und ein PSCI-Testlauf ausgewertet.

6. Tag 2: Trusted Board Boot und Measured Boot

1. Schritt 1: Root of Trust, Zertifikatskette und Imageauthentisierung werden von Messung unterschieden.
2. Schritt 2: Ein signiertes Paket und ein Event Log werden erzeugt und inspiziert.
3. Schritt 3: Manipulation und Rollback werden als getrennte Negativfälle betrachtet.

Praxis: Ein veränderter Bootbestandteil wird authentisierungs- und messseitig bewertet.

7. Tag 3: Secure Partitions und FF-A

1. Schritt 1: SPM, SPMC und Partitionen werden nach Rolle und Ausführungsmodell eingeordnet.
2. Schritt 2: Manifest, Discovery, Direct Messaging und Shared Memory werden an einem Beispiel verfolgt.
3. Schritt 3: Speicher- und Endpunktgrenzen werden mit einfachen Negativtests geprüft.

Praxis: Eine vorbereitete Secure Partition wird entdeckt und angesprochen.

8. Tag 3: RME und Arm CCA

1. Schritt 1: Root-, Realm-, Secure- und Non-secure-Zustand werden voneinander abgegrenzt.
2. Schritt 2: GPT, RMM und Hypervisor erhalten eindeutige Verantwortlichkeiten.
3. Schritt 3: RME-Abhängigkeiten werden auf die eigene Plattform- und Produktroadmap übertragen.

Praxis: Ein Realm-Startpfad wird auf einem Modell demonstriert und analysiert.

9. Tag 3: Hardening, Test und nächste Schritte

1. Schritt 1: Angriffsflächen in Build, Parsern, Runtime Services, Debug und Update werden priorisiert.
2. Schritt 2: QEMU-, FVP-, Test-Payload- und CI-Prüfungen werden zu einer kompakten Teststrategie verbunden.
3. Schritt 3: Vertiefungsbedarf wird nach Portierung, Sicherheit, Laufzeit oder Betrieb zugeordnet.

Praxis: Eine individuelle technische Lern- und Implementierungsroadmap wird aus den Laborergebnissen abgeleitet.

Zielgruppe

Firmware- und BSP-Entwickler, Plattformarchitekten, Security Engineers, technische Projektleitungen und Integratoren, die einen belastbaren TF-A-Gesamtüberblick mit Praxis benötigen.

Voraussetzungen

C- und Linux-Grundkenntnisse, grundlegendes Verständnis von Arm-A-Systemen, Bootloadern und IT-Sicherheit; erste Cross-Compilation-Erfahrung ist hilfreich.

Praxisumgebung

Linux-Arbeitsplatz mit TF-A, AArch64-Toolchain, QEMU oder FVP, Debug- und Zertifikatswerkzeugen sowie vorbereiteten Secure-Partition- und RME-Demonstrationen.