[发明专利]基于TrustZone硬件的面向任务的安全操作系统

说明书

本发明涉及一种面向任务的安全操作系统。该面向任务的安全操作系统基于TrustZone硬件框架，具体包括安全引导过程、任务管理模块、信息寄存模块、调度任务、安全API以及应用程序和服务；其中安全引导过程完成软件相关的初始化工作以及调度任务的创建和启动；任务管理模块负责为安全操作系统提供任务管理机制；信息寄存模块负责为安全操作系统提供信息寄存机制；安全API负责为安全操作系统的应用程序和服务提供可调用的接口；调度任务负责安全操作系统与普通操作系统之间的切换，同时负责安全操作系统内部的任务之间的切换。本发明可以达到应用程序执行过程中的关键环节的保护，提升应用程序的抗攻击能力和抗盗版能力。

技术领域

本发明属于移动终端安全领域，更属于嵌入式操作系统领域，主要涉及一种面向任务的安全操作系统的设计与实现方法，更确切地是涉及一种基于ARM TrustZone硬件安全扩展技术的系统软件实现方法。

背景技术

随着互联网向移动互联网的延伸，中国移动互联网行业得到持续快速的发展。根据CNNIC报告显示，截止到2014年6月中国手机网民规模达到5.27亿，较2013年底增加2699万人，同比增长83.4％，中国手机网民规模首次超越传统PC用户规模。以此同时，智能手机、平板电脑等移动互联网智能终端也出现了各式各样的安全隐患，其不亚于PC端的安全隐患，例如，手机病毒、风险软件、钓鱼网站、流氓软件、垃圾短信、山寨APP等，这些都在考验着用户的移动终端信息安全承受能力。随着移动支付类应用、移动商务应用、手机游戏等移动终端应用的快速增长，移动终端的安全隐患受到越来越多的终端用户、安全专家、安全厂商等关注，其势必会成为未来几年甚至几十年人们值得关注的热点技术问题。

为保证移动智能终端的安全，ARM(Advanced RISC Machines简称)公司提出TrustZone安全硬件体系结构，该体系结构对ARM处理器内核进行扩展，使其能够以分时的方式安全有效地在两个虚拟处理器上执行代码，这两个虚拟处理器所处的执行环境分别被称为安全世界和普通世界。为了支持一个完成的执行环境，在每个世界都有其独立专用的内存、缓存、存储、外设等硬件设备。为了与传统移动终端生态系统的紧密结合，普通世界可以执行通用操作系统(例如Android、Ubuntu、嵌入式Linux等)；为了执行安全操作，安全世界可以执行与安全相关的代码和程序；为了使两个世界形成一个统一的安全增加的整体系统，ARM TrustZone为两个世界提供了相互交互的机制(例如可以使用SMC切换世界，可以使用共享普通世界内存的方式进行数据交互等)。然而，ARM针对移动智能终端提出的TrustZone安全硬件体系结构仅是针对硬件平台而言的，到目前为止还未有一套完整的对TrustZone定义的整个硬件平台资源进行有效管理的系统软件。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于TrustZone硬件平台的面向任务的安全操作系统的实现方法。该方法定义了一种TrustZone硬件平台之上的软件系统的整体架构，该架构包括安全世界的实现方法以及普通世界与安全世界的交互方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现。

一种面向任务的安全操作系统，包括安全引导过程、任务管理模块、信息寄存模块、调度任务、安全API以及应用程序和服务；其中，安全引导过程完成软件相关的初始化工作以及调度任务的创建和启动；任务管理模块负责为安全操作系统提供任务管理机制；信息寄存模块负责为安全操作系统提供信息寄存机制；安全API负责为安全操作系统的应用程序和服务提供可调用的接口；调度任务负责安全操作系统与普通操作系统之间的切换，同时负责安全操作系统内部的任务之间的切换。

具体来说，上述面向任务的安全操作系统，其特征如下所示：