为什么要做安全启动

没有安全启动的 MCU，任何人用调试器就能把你的固件dump出来、改两行、再烧回去。智能家居被别人控制、门锁被复制、充电桩被刷成任意程序——这些都是真实发生过的事。安全启动要解决的问题就一个：让设备上电后，只跑你签过名的固件，别的一律不跑。

安全的根在硬件里。密钥不能存在 Flash 里，必须放在芯片内部的 eFuse 或 OTP，软件读不出来、也改不掉。
安全启动配图：芯片上盖着锁与盾牌，周围校验节点与加密波形
信任链从芯片 ROM 开始，一级验签一级

这篇讲怎么把 MCU 的 Secure Boot 真正用起来，配合固件签名和 TEE，做一台"出厂即安全"的设备。

信任链：从 ROM 到 App

信任链（Chain of Trust）的思路：芯片出厂时，ROM 里固化一段不可改的 BootROM。它上电第一件事就是校验下一级（Bootloader）的签名，通过了才跳转；Bootloader 再校验 App 的签名，通过了才跳转。任何一级签名不对，设备进不了正常模式。

信任链层级
  • ROM（根）出厂固化，存公钥 hash，不可改。
  • Bootloader厂家烧录，校验 App。
  • App用户固件，被 Bootloader 校验。
  • OTA 镜像升级包，Bootloader 校验后写入。

固件签名怎么做

工程上常用 ECDSA（P-256）签名固件。流程：开发者本地有私钥，编译固件后算 SHA-256 摘要，用私钥签摘要；设备端存公钥，验签通过才跑。

# 签名端（PC 上）
# 1. 算固件摘要
sha256sum app.bin > app.hash
# 2. 用私钥签名
openssl pkeyutl -sign -in app.hash -inkey priv.pem -out app.sig
# 3. 打包：app.bin + app.sig + 元信息（版本、长度）

# 设备端 Bootloader
verify_signature(app_bin, app_len, app_sig, public_key);
if (!ok) { enter_recovery(); }
jump_to_app();

私钥必须离线保管，泄漏一次整批设备全废。公钥 hash 烧进 eFuse，永远不能改。

MCU 上的 Secure Boot

主流 MCU 都自带 Secure Boot 硬件：

  • STM32L5/U5/H5内置 RoT，支持 ECDSA 验签。
  • NXP i.MX RTSROM + CSF 签名链。
  • ESP32Secure Boot V2，AES 加密分区。
  • GD32W515国产，TrustZone-M。

用法：按芯片手册把公钥 hash 烧进 OTP，再熔"永久禁止回退到普通启动"的熔丝。这一步不可逆，务必测试充分再量产。