HUK 派生

概述

HUK（硬件唯一密钥）指硬件唯一密钥，类似于人类指纹，具有硬件唯一性。Secure CPU 的 Boot ROM （信任根）是唯一能够访问根参数的软件。可以基于 HUK 和 KDF（Key Derived Flow）派生出其他应用密钥。

密钥派生过程

为确保应用层密钥、凭证和其他机密或敏感数据在特定状态下仅能被特定设备唯一访问，Realtek Ameba 系列 SoC 支持通过 KDF 实现唯一绑定。为防止重新派生出先前使用的密钥，仅受信任代码可访问所有源数据。

../../_images/huk_derivation_device_binding.svg

HUK 的派生经过两个阶段：

Boot ROM 阶段（上图左侧蓝色部分）由 Realtek 实现。
Optee-OS 阶段（上图右侧灰色部分）由客户根据应用需求自己实现。

在 Boot ROM 阶段的密钥派生过程中，HUK 将受到以下保护措施以避免泄露：

在 RMA 状态下读取 HUK 会返回全 FF ，软件无法读取客户预设的 HUK。有效保护派生密钥在 RMA 状态下不被泄露。
当客户的派生密钥泄露时，意味着与这些密钥关联的数据存在暴露风险。客户可更新 manifest.json 中的 huk_epoch 以重新派生新密钥，并使用新密钥迁移数据。
仅 Secure CPU Boot ROM 阶段可获取 HUK，后续阶段无法读取。

除 HUK 外，其他所有 KDF 输入均为已知。若在某个阶段获取 HUK，整个密钥派生过程可被复制，所有临时密钥都将暴露。因此需要防止后续阶段获取 HUK。软件在 Secure CPU Boot ROM 的密钥派生结束时，会将 Sticky 寄存器位写 1 来设置 HUK 为不可读状态，防止后续阶段读取 HUK。该 Sticky 寄存器位仅可写入 1 不可写 0 ，当且仅当系统复位或从深度睡眠唤醒时清零。

HUK OTP

Secure CPU Boot ROM 通过物理 OTP 中的 HUK_DERIV_EN （物理地址 0x369[2]）位决定是否启用 HUK 派生。

默认状态下 SoC 禁用 HUK 派生，启动时不会写入 Sticky 寄存器位，因此量产时烧录密钥后可立即回读密钥来确认烧录是否正确。

建议在确认 HUK 正确烧录后，再将 HUK_DERIV_EN OTP 位写 0。
重新上电后检测到 HUK 派生已启用，软件会在 Boot ROM 阶段写入 Sticky 寄存器位，使得 Secure CPU Boot ROM 阶段退出后无法读取原始 HUK。

名称	OTP 地址	长度	描述
HUK	0x310~0x31F	128	设备生产时写入的一次性烧录的随机数种子，用于在启动阶段派生所有其他密钥和标识符
HUK_W_Forbidden_EN	0x364[7]	1	烧写后HUK将不可修改
HUK_DERIV_EN	0x369[2]	1	HUK派生使能

HUK 派生方法

在 {SDK}\sources\firmware\amebaxxx_gcc_project\manifest.json 中设置 huk_epoch ：
```
img_id: 0,
img_ver_major: 1,
img_ver_minor: 1,
huk_epoch: 1,
```
huk_epoch 最大长度为 4 字节，用户可根据需要更新 huk_epoch 以重新派生新密钥。
烧录 HUK 相关 OTP 位：
1. 生成随机种子并烧录至 OTP 0x310~0x31F ：
```
efuse wraw 310 16 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
```
  量产阶段烧录密钥后建议立即回读密钥来确认是否烧录正确。若 HUK 已正确烧录，将 HUK_W_Forbidden_EN 置位为 0 ，禁止 HUK 被篡改：
```
efuse wraw 364 1 7F
```
2. 设置 HUK 派生使能位，将 HUK_DERIV_EN 位置 0：
```
efuse wraw 369 1 FB
```
  注意，HUK 派生使能后，任何应用软件和将无法读取 HUK。
复位设备。
获取 Boot ROM 阶段派生密钥：

Boot ROM 阶段通过 Realtek KDF 派生的密钥仅能通过 secure sram 在受信任代码中访问。基于安全考虑，KDF 所需的所有数据均不可被非受信代码访问。 Demo 路径： {SDK}\sources\boot\optee\optee_os\core\arch\arm\plat-realtek\main.c
实现 Optee-OS 阶段的密钥派生流程：

平台在 Optee-OS 中获取 Derived Key 之后，Optee 的其它秘钥都会从 HUK 派生出来。