雖然大家都知道硬體安全很重要，但它從來都沒有獲得過與其重要度匹配的關注度。而榮耀在 1 月 10 日釋出的 Magic V，除了新一代驍龍 8 移動平臺和摺疊屏，還重點宣傳了很久沒有進入公眾視野的安全功能。
榮耀 Magic V 的官方宣傳是 “一個保險櫃和兩把鎖”，搭載榮耀首款獨立安全儲存晶片，擁有獨立於安卓作業系統之外的雙 TEE（可信執行環境）安全系統。其有隱私維修模式並能隨時切換，可以遠端鎖定 SIM 卡，遭到惡意刷機後也會要求賬號密碼，即便物理破解儲存晶片也無法讀取個人資料等眾多安全特性。
毫無疑問，智慧手機就是普通民眾能接觸到，科技安全級別最高的產品。在智慧手機就能提供極高安全性的今天，我們以最有代表性的高通為例，一起回顧一下 Android 陣營的安全架構歷史。
ARM 陣營的安全硬體演進
提到 Android，自然離不開 ARM 指令集和高通。前者是移動世界的基石，後者是 Android 陣營 SoC 的代名詞。從高通第一代驍龍 S1 問世至今，驍龍品牌走過了十四年，無論是驍龍 S1 到 S4 時期，還是 “驍龍 8XX” 時期，高通驍龍一直都是 Android 旗艦的御用移動平臺。高通驍龍平臺持續強化的安全能力，是 Android 生態最重要的安全和隱私基礎。
無論是桌面平臺的 TPM 可信平臺模組，還是移動端的安全晶片，一直追求的都是安全三要素：Confidenciality 機密性、Integrity 完整性、Availability 可用性。而 ARM 陣營安全硬體近 10 年的演變，本身就是一部新功能高速發展和普及的歷史。
“史前” 的 ARM v7 指令集就引入了 Security Extension 概念，即 CPU 能夠在 “普通世界和安全世界” 間切換，兩個模式有獨立的 MMU 記憶體管理單元，有用於隔離記憶體 TZASC、用於隔離外設 TZP 和 CCI 匯流排，可以在不增加硬體成本的情況下為提供可信執行環境。
在 ARM v8.x 時代，又先後引進了一系列的安全特性：
- PAN 和 UAO（Privileged Execute Never 和 User Access Only），一定程度把核心態程式和使用者資源分隔開；
- PA（Pointer Authentication）和 CFI（Control Flow Integrity），防止跳轉指標被修改，保證控制流完整性，防止 ROP 攻擊；
- 而下一個里程碑，是 ARM v8.4 在安全世界引入的 hypervisor，軟體層面支援多個 TEEOS，安全級別高的支付業務可以跑在獨立的 TEEOS 並於通用 TEEOS 隔離；
- ARM v8.5 引入 BTI（Branch Target Identifiers）和 MT（Memory Tagging），前者限制間接轉跳，防 JOP 攻擊，後者能標記記憶體區域，防止溢位和 UAF 漏洞；
- Arm v9（驍龍 8 Gen 1 這一代）提出了 Arm CCA 的概念，引入全新的 “Realm 機密領域”，生成對 OS 或虛擬機器管理程式完全不透明的安全容器化的執行環境，保護正在使用的資料與程式碼，並縮簡訊任鏈。
高通驍龍的安全能力演進
當年驍龍 845 的元件示意圖↑
從指令集往上，到達 SoC 這一層，高通幾乎每代驍龍旗艦都會率先引入最新的安全功能，使用者安全和隱私的保護措施在以軍事競賽式的速度升級：
- 2015 年的驍龍 810 引入 SafeSwitch 功能。在丟失手機後，可以遠端鎖機並輕鬆抹掉手機上的使用者資料，而且 SafeSwitch 先於作業系統啟動，讓 “簡單刷機破賬號” 成為歷史；
- 2016 年的驍龍 820 引入了 Smart Protect，後者是首款利用高通 Zeroth 技術的產品，具備機器學習功能。其基於簽名的反惡意軟體服務，能自動阻止已知惡意軟體的執行，能實時監測手機的後臺並做異常警告，最終達到零時差 (Zero-Day) 偵測病毒、惡意軟體的效果，且能離線執行；
- 2017 年驍龍 835 內建了 Qualcomm Haven 安全平臺，包括內容保護、惡意軟體檢測、防盜、身份驗證等 4 大方面。此時的 Android 旗艦已經可以讓虹膜、人臉等敏感資訊存放在 SoC 的 TrustZone 並與系統隔離。而與 FIDO 聯盟、騰訊等廠商的合作，也為指紋和虹膜移動支付鋪平了道路；
- 驍龍 845 則帶來了獨立安全處理單元，高通稱之為 “安全島”。這個爆改過的 Arm SC300，有自己的 CPU 核心、獨立的電源供應和快閃記憶體，能將影象、指紋識別等使用者生物資訊、銀行卡等金融資訊獨立儲存，自帶加密引擎，能防止篡改和重放攻擊；
- 驍龍 855 是首款達到智慧卡級別安全性的移動 SoC，通過了 Common Criteria EAL-4 + 全球安全認證，可以省卻 OEM 廠商外掛安全晶片的麻煩。其更強的 SPU，能用於 Android StrongBox 和 Gatekeeper 等系統，可以支援離線支付、TPM、電子身份證、加密錢包等功能，並開始支援 iSIM 應用。
- 驍龍 865 首發支援當時 Android 系統最新的安全憑證 API，並對 ISP、DSP、儲存分別做了安全最佳化，即使安裝了惡意軟體，資料也不會被複制到安全區以外。而新的高通感測器中樞，也能以極低的功耗提供安全防護。
- 驍龍 888 則為移動端帶來了全新的 Type-1 Hypervisor 支援，讓手機可以啟用同一個系統的多個例項，在進行資料的保護和隔離的同時，能在不同應用和多個作業系統間即時切換，還能讓 Hypervisor 應用資料完全與主要作業系統內的其他應用隔離。另外，其也支援 Adobe 的 CAI 數字驗證標準，能為照片製作加密印記，用於驗證數字內容的真實性。
全新一代驍龍 8，全新的移動安全架構
全新一代驍龍 8 在 2021 驍龍技術峰會發布。釋出會開頭就緊貼熱點，是元宇宙。5G、計算機視覺、頭部 / 眼球 / 姿勢追蹤以及工具、3D 重建、感知演算法、情境語言理解 / 音訊增強和創作支援，應有盡有。
而此時的驍龍，已經是包含 50 多個晶片組的完整平臺，一切都要建立在安全的基礎上。今年釋出會，開場致辭之後第一個說的就是安全，排位比影像、AI、遊戲都要靠前，就知道高通對安全特性的重視程度。
首先，上一代引入的 Hypervisor 深度保護層，現在面向合作伙伴和客戶開源了，宣稱將允許應用程式和服務與 SoC 的更多部件進行交流，從而在虛擬化環境提供更多特性。
高通也繼續貫徹深度防禦（Defense-In-Depth）策略，在 Hypervisor 之上再加了一個安全層 —— 全新的信任管理引擎（Trust Management Engine）。其執行在 Android 系統和其他安全服務的管理程式層之下，即使高級別的軟體堆疊受損，也能保護低級別資料的安全，併為應用和服務提供額外信任根（Root of Trust）。這個信任管理引擎甚至可以和雲端等其他安全技術協同工作，透過雲端的網站與應用信用評估，改變本地策略，對新風險第一時間做出反應，實現從晶片到雲端的信任防護。
在高通宣稱是保險庫級別的安全配置下，新一代驍龍 8 成為全球首個符合 Android Ready SE 標準的移動平臺。而後者是 Google 在 2021 年 3 月發起，用於 SE 安全晶片標準的研發和推廣的聯盟，目標上是透過開源的 SE 安全介面和程式，讓手機、平板、汽車等智慧裝置可以用作住房鑰匙、車鑰匙、數字錢包 / 貨幣、電子駕照、護照使用，讓更多的實體物品數字化。
全新一代驍龍 8 也是首個能讓創作者直接在手機上鑄造 NFT “非同質化代幣” 的移動平臺，可以為數字內容 “蓋印” 並儲存在區塊鏈賬簿。高通還與各國政府、通訊服務商建立連線安全場景，實現 Stingray 偽基站防護，提供惡意蜂窩網路識別，阻斷其資料連線等功能。新驍龍 8 的安全處理單元 SPU 同樣整合 iSIM，只要應用廠商願意，隨時都可以代替物理 SIM 卡和卡槽來節省寶貴的機身空間。
另外，驍龍 8 可以在不錄影和錄音的情況下，完成全天候的視覺感知，它甚至可以檢測到旁邊的人偷看螢幕並自動鎖屏。而加密效能的提升，也讓驍龍 8 打破以前驍龍平臺 800MB/s 的持續寫入速度限制。
總結
雖然元宇宙還是當紅概念，但每天數十億臺移動裝置、數百億次的應用呼叫、數千億次的服務請求，手機對現代生活的重塑，其實早就讓我們身處數字 “元宇宙” 當中。
移動支付、電子駕照、電子身份證的普及之外，上至 VR/AR 的未來，下至車鑰匙、錢包、貨幣的數字化，數碼生活還會繼續下沉滲透。移動裝置，特別是智慧手機的安全功能，其重要性再怎麼強調都不為過。
下游應用領域往前狂奔的基礎，是高通這些上游供應商提前做好的安全技術支撐。現代智慧手機誕生的第 12 年，生物識別大規模應用的第 8 年，高通驍龍為代表的移動 SoC，其軟硬體安全功能已經在一輪輪的攻防戰中得到了前所未有的增強。而全新一代驍龍 8，也從 TrustZone 到 Hypervisor，再到信任管理引擎、Android Ready SE 標準和 NFT 的支援，讓移動安全進入了新的階段。
科技在被展望時是那麼聲勢浩大，在實現時又是那麼悄無聲息。現在反過來看，智慧裝置底層的安全性問題，從來都沒有獲得過與其重要度匹配的關注度，這或許是件好事。無比低調，甚至很難被感知到，就是對眾多強大安全特性最完美註腳。
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