OptiStick 5（S905X5M）安全启动

2026-10-29 · Wilber Zheng · 来源：Amlogic SDK aml-comp/uboot/fip/s7d/ 和 meta-meson/；SEI 提供的 Amlogic《Yocto SDK Enable Secureboot User Guide》0.1 版（以 T6D 为例）

0. 先打个比方

芯片里有一个“保安”（ROM），开机时检查 bootloader 上盖的章是不是我们的。
eFuse 是保安手里的“印章样本”，烧进去就改不了。
私钥就是那枚章，只有我们有；签名就是盖章。
开机分两段检查：芯片检查 bootloader；bootloader 再检查系统（kernel、system，现在用我们的 AVB 密钥）。

1. Amlogic 标准流程

1.1 生成密钥（只做一次，离线）

工具：fip/s7d/generate-device-keys/gen_all_device_key.sh --rsa-size 4096 --rootkey-index 0 ...
输出目录 dv_scs_keys/：
- 4 对根 RSA 密钥 rootrsa-0..3-priv.pem / -pub.pem（RSA 2048 或 4096，默认 4096）。
- 下级签名密钥：level-1/2-rsa-priv.pem，以及每一段的三级密钥（bl30、bl31、bl32、bl33、bl40、kernel）。
- AES-128 密钥 DVGK、DVUK（.bin，16 字节）。
格式：私钥是没有加密码的 PEM 文本（openssl genrsa 生成）；AES 密钥是纯二进制文件。
rootkey index 一旦烧进 eFuse，以后签名必须一直用同一个。
export_dv_scs_signing_keys.sh 导出签名用的 device-keys/，里面不含根私钥。

1.2 根证书和根哈希

“根证书”不是 X.509 证书文件，是 Amlogic 工具拼出来的一块二进制数据，放在 bootloader 里，内容是 4 把根公钥加随机数（EK、nonce）。
对它算 SHA-256 得到 32 字节（hash-device-rootcert-rsa.bin），烧进 eFuse 的就是这个。eFuse 太小，放不下完整公钥。

1.3 eFuse 烧写文件

工具：fip/s7d/bin/efuse-gen.sh --enable-device-vendor-scs true --device-roothash ... -o pattern.efuse
pattern.efuse 是一串 U-Boot 命令 efuse_obj set/lock：
- HASH_NORMAL_DEVICE_ROOTCERT、HASH_DFU_DEVICE_ROOTCERT：根哈希，写完锁定。
- 6 个开关 FEAT_ENABLE_DEVICE_*（ROOT/LVL1/LVLX_PUBRSA_PROT、VENDOR_SIG、PROT、SCS_SIG）。
- 可选：DVGK、DVUK（秘密密钥）、USB 烧写密码、DIF（调试口）密码、DVUK 绑定芯片 ID。
文档里是在 U-Boot 命令行逐条执行。成功不返回信息，可用 efuse_obj get / get_lock 读回核对。

1.4 签名固件（Yocto `scs`，每次发版）

把 device-keys/ 和 fw_arb.cfg 放进 aml-comp/prebuilt/hosttools/aml-linux-scs/<soc>/<chipset>/。目前只有 s4、sc2、t6d、t7，s7d 要自己加，aml-linux-scs-native_1.0.bb 的 SOC_FAMILY 也要加。
打开 DISTRO_FEATURES += "AVB scs"。
编译时会：
- 编出签名的 u-boot（scs.cfg）；
- 用 bl33-level-3-rsa-priv.pem 签 vbmeta 和 recovery（SHA256_RSA4096）；
- 运行 amlogic_scs_sign_whole_pkg.bash（来自 Aml_Linux_SCS_SignTool.zip），输出 aml_upgrade_package_enc.img；开了 swupdate 的话 OTA 包也一起签。

1.5 烧写

先烧签名好的固件，再烧 pattern.efuse（不可撤销）。
开了 USB 密码的话，每台要单独生成 usb_password.bin（vendor-keytool gen-usb-passwd，用 DVUK + 芯片 ID），再用 adnl_burn_pkg -p aml_upgrade_package_enc.img -k usb_password.bin 烧。

1.6 三种保护的作用

选项	作用	代价
签名校验（根哈希 + 开关）	只有我们签名的固件能启动	固件内容不加密；给 SEI 的文件里没有秘密
DVGK / DVUK	固件加密，只有带这把密钥的芯片能解开	给 SEI 的文件里带秘密密钥
USB / DIF 密码	USB 烧写、调试口要按台输入密码	返修、重刷要先按芯片 ID 算密码

1.7 流程图：Amlogic 标准流程

流程图保留英文，避免中文字符宽度不一致导致错位。

            OptiSigns (offline, once)                          SEI (mass production)
 ┌─────────────────────────────────────────┐
 │ 1. gen_all_device_key.sh                │
 │    4 root RSA-4096 key pairs (PEM)      │
 │    + lower-level signing keys (PEM)     │
 │    + DVGK / DVUK AES-128 (.bin)         │
 └───────────────┬─────────────────────────┘
                 │
     ┌───────────┴──────────────┐
     ▼                          ▼
 ┌──────────────────────┐  ┌──────────────────────────────────────┐
 │ 2. Root cert         │  │ 4. Sign firmware (every release)     │
 │  4 root public keys  │  │  a. export device-keys (no root key) │
 │  → SHA-256 (32 B)    │  │     + fw_arb.cfg into SDK            │
 └─────────┬────────────┘  │     aml-linux-scs/ (add s7d)         │
           ▼               │  b. DISTRO_FEATURES += "AVB scs"     │
 ┌──────────────────────┐  │  c. build: signed u-boot;            │
 │ 3. efuse-gen.sh      │  │     vbmeta/recovery signed           │
 │  pattern.efuse:      │  │     (SHA256_RSA4096)                 │
 │  root hash + enable  │  │  d. amlogic_scs_sign_whole_pkg.bash  │
 │  bits (no secrets)   │  │     → aml_upgrade_package_enc.img    │
 └─────────┬────────────┘  └──────────────────┬───────────────────┘
           │                                  │
           └──────────────► to SEI ◄──────────┘
                               │
                               ▼
                ┌──────────────────────────────┐
                │ 5. Burn signed firmware      │
                │ 6. Burn pattern.efuse        │
                │    (irreversible)            │
                └──────────────┬───────────────┘
                               ▼
                ┌──────────────────────────────┐
                │ Boot: ROM hashes root cert,  │
                │ compares with eFuse, then    │
                │ verifies each stage's sig.   │
                │ Unsigned firmware won't boot │
                └──────────────────────────────┘

 Key storage: root keys encrypted, offline, 2 copies.
              Signing keys in GCP Secret Manager, pulled only to sign.

2. 我们想实现的方案（Frank）

来自 Frank 给 Amlogic 的邮件草稿。他提到的名字在 SDK 里都有：fip/s7d/build.sh 里有 CONFIG_AML_SIGNED_UBOOT（第 816 行调用 device-vendor-scs-signing.sh）；binary-tool/acpu-imagetool 支持 --cmd-signpipe-device-root / -lvl1 / -lvl2 / -bl30..-lvl3。

2.1 关键点对比：我们想要的 vs Amlogic 标准

关键点	Amlogic 标准做法	我们想要的	为什么	要 Amlogic 确认
1. 在哪签名	Yocto 打开 `scs`，打包时整包签名并加密，输出 `aml_upgrade_package_enc.img`	只在编译 u-boot 时给 bootloader 签名（`CONFIG_AML_SIGNED_UBOOT=y`），整包不签、不加密	改动小，烧写包和现在一样，产线流程不变	问题 1
2. 加不加密	可选：烧 DVGK/DVUK，固件加密	只签名，不加密	加密要把密钥交给 SEI；签名已能保证只有我们的固件能启动	问题 2
3. eFuse 烧什么	根哈希 + 6 个开关全开；示例里还开了 USB、调试口密码	只烧必要的：根哈希 + 必须的开关；不开 USB、调试口密码	每个开关都不可撤销；密码会让返修、重刷要按台算密码	问题 3
4. 私钥放哪	openssl 在电脑上生成 PEM 文件，签名时直接读文件	全部 RSA-4096 在 Google Cloud KMS 里生成，导不出来，签名时由工具调用 KMS（`--cmd-signpipe-*`）	任何电脑上都不存在私钥文件，不会被拷走	问题 4（怎么签）、问题 6（怎么生成根哈希）
5. 系统怎么校验	vbmeta、recovery 改用 bootloader 的三级密钥签	系统继续用我们现在的 AVB 密钥	OS 签名和 OTA 流程不用改	问题 5

2.2 流程图：Frank 的方案

            OptiSigns                                          SEI (mass production)
 ┌─────────────────────────────────────────┐
 │ 1. Keys in Google Cloud KMS (RSA-4096)  │
 │    root + lower-level keys              │
 │    not exportable; export public keys   │
 └───────────────┬─────────────────────────┘
                 │
     ┌───────────┴──────────────┐
     ▼                          ▼
 ┌──────────────────────┐  ┌──────────────────────────────────────┐
 │ 2. Root cert from    │  │ 4. Sign bootloader (every release)   │
 │  root public keys    │  │  u-boot build                        │
 │  → SHA-256 (32 B)    │  │  CONFIG_AML_SIGNED_UBOOT=y           │
 │  (tool: open Q6)     │  │  → device-vendor-scs-signing.sh      │
 └─────────┬────────────┘  │  → acpu-imagetool --cmd-signpipe-*   │
           ▼               │  → KMS signs → signed bootloader     │
 ┌──────────────────────┐  ├──────────────────────────────────────┤
 │ 3. efuse-gen.sh      │  │ 5. OS: kernel/system via AVB         │
 │  pattern.efuse:      │  │  with our own AVB key (as today)     │
 │  root hash + minimum │  │  no Yocto scs, no encrypted package  │
 │  bits (open Q3)      │  │                                      │
 └─────────┬────────────┘  └──────────────────┬───────────────────┘
           │                                  │
           └──────────────► to SEI ◄──────────┘
                               │
                               ▼
                ┌──────────────────────────────┐
                │ 6. Burn signed firmware      │
                │ 7. Burn pattern.efuse        │
                │    (irreversible)            │
                └──────────────┬───────────────┘
                               ▼
                ┌──────────────────────────────┐
                │ Boot: ROM checks root hash → │
                │ verifies signed bootloader → │
                │ u-boot verifies vbmeta with  │
                │ our AVB key (open Q5)        │
                └──────────────────────────────┘

2.3 要问 Amlogic 的问题

#	问题	通俗说明
1	通过 u-boot 编译签名，量产是否支持？还是必须用 Yocto `scs`？	文档教的是打包时整包盖章；我们只想在编译 u-boot 时给 bootloader 盖章。问这样量产行不行。
2	S905X5M 是否必须做 bootloader 加密（DVGK/DVUK）？只签名不加密是否支持？量产建议哪种？	盖章只保证只有我们的固件能启动，别人仍能拷出来看；加密是再加一把锁，但钥匙要交给 SEI。问能不能只盖章。
3	工厂该烧哪些 eFuse 项、什么顺序？哪些可选（`..._PUBRSA_PROT`、USB 认证、调试口锁）？	eFuse 有一排开关，烧了回不去，开得越多返修越麻烦。问最少烧哪几个、先后顺序。
4	用 `--cmd-signpipe-*` 时，传的是原文还是 SHA-256 哈希？要 RSA-PSS（SHA-256，32 字节 salt）还是 PKCS#1 v1.5？返回什么格式？	章放在云上拿不出来，工具只能把东西递给云盖章再拿回来。要问清楚递什么、用哪种盖法、盖完交回什么格式，否则云那边配不对。
5	烧了 eFuse 的机器上，系统能否继续用我们自己的 AVB 密钥，还是 vbmeta 必须用三级密钥签？`add-device-keys-bl33.sh` 会不会替换 u-boot 信任的 AVB 密钥？	bootloader 检查系统时现在用我们的 AVB 章；Amlogic 做法会改成 bootloader 那枚章。问能不能保留现在的。
6	能否只用公钥生成根证书、根哈希和 `pattern.efuse`，再通过 `--cmd-signpipe-device-root / -lvl1 / -lvl2` 给下级证书签名？用什么工具和参数？	Amlogic 工具要先在电脑上造出章（私钥文件）才能做“印章样本”。我们的章在云里造、拿不出来，只有公钥。问只用公钥能不能做出样本和 eFuse 文件，各级章之间的背书能不能都交给云来盖。