SDC2025 议题回顾 | 不同芯片架构下的可信执行环境（TEE）安全漏洞研究

看雪学苑

2025-12-03

导读：演讲者重点分析和比较了不同芯片组上TEE的实现差异并分析发现的安全漏洞，还介绍了一些特殊的安全模块（如区块链等），并分析其中发现的安全漏洞。

议题回顾

如今，随着移动设备功能越来越丰富，我们的手机也变得越来越安全。手机中加入了更多的安全模块和防护措施，不仅包括应用层和内核层的安全措施，还包括底层的安全芯片。

在这一过程中，可信执行环境（TEE）发挥着越来越重要的作用。它不仅是安全机制的桥梁，更是众多安全需求的核心。在我们过去关于 Android 底层安全分析的研究中，深入研究了移动设备的TEE，尤其是安卓领先厂商三星的设备，包括 Exynos、Qualcomm 和 MediaTek 系列手机。它们在各自实现上有许多相似之处，也存在一些差异。演讲者在不同模块和层面中发现了 20 多个安全漏洞，其中超过10个被评估为高风险漏洞。

一起来回顾下吴君陶&华杭煜 在 SDC2025上发表的议题演讲——《不同芯片架构下的可信执行环境（TEE）安全漏洞研究》

演讲嘉宾：吴君陶

Shuffle Team 创始人，专注主流操作系统、应用程序和 Web3 的安全研究。曾担任 Blackhat2022、Zer0Con2024 和 offbyone2024 演讲嘉宾。

演讲嘉宾：华杭煜

Shuffle Team 联合创始人，专注底层安全如linux/android/tee/bootloader，曾担任offbyone2024 演讲嘉宾。

*以下为整理后的速记：

背景

在现代移动设备与操作系统中，安全与隐私保护已成为核心诉求。无论是手机、平板还是 PC，一些关键的敏感业务（如指纹识别、人脸识别、移动支付等）通常都被放置在一个隔离的“安全世界（Secure World）”中执行，而普通应用运行在“非安全世界（Normal World）”。这种隔离机制，正是TEE（Trusted Execution Environment，可信执行环境）的核心理念。

然而，将敏感业务放入安全世界并不代表绝对安全。过去几年中，业界已多次披露不同厂商 TEE 实现中的漏洞。这些漏洞既可能源自编码缺陷，也可能来自不同芯片架构实现差异造成的机制性问题。

近年来，TEE 正经历从“底层安全防护”向“多功能安全计算平台”的深刻演变。手机厂商纷纷在 TEE 中加载更多功能模块，例如：

◆AI 模型保护与隐私计算：在隔离环境中进行敏感数据处理。

◆Web3 与加密资产安全：依赖硬件信任根保障数字资产安全。

这种趋势使得 TEE 的攻击面和复杂度都显著增加。

当前主要面临的安全挑战包括：

1.侧信道攻击（Side Channel）：如 Spectre、Meltdown 及近年新的芯粒级漏洞。

2.供应链污染（Supply Chain）：从芯片制造、固件签名到更新任一环节均可能破坏信任链。

3.跨域通信复杂度：TEE 与 GPU、协处理器间的跨域交互逐渐频繁，带来新的边界风险。

4.架构差异带来的实现漏洞：硬件隔离无法完全抵御软件层面的内存错误或逻辑漏洞。

架构分析

在 Android 架构中，系统通常分为Normal World与Secure World。其中 Secure World 由芯片厂商的 TEE 实现负责，如高通（Qualcomm QSEE）、三星（Exynos TEEGRIS）、联发科（MTK TEE）等。

图片描述

在 Normal World 层面，不同厂商间主要差异体现在 Native Library 实现。

例如：

◆高通：自封装完整函数调用库；

◆三星：因同时支持 Exynos、MTK、Qualcomm，多套函数接口并行；

◆联发科：采用独立实现。

在内核驱动层，各厂商实现的 SMC（Secure Monitor Call）调用路径略有不同，但最终都会触发smc_handler调用至 Monitor 层，再通过 ERET 返回 TEE 内核执行环境。

图片描述

Monitor 层与 Secure Kernel 的通信关键依赖于寄存器SCR_EL3与异常控制位（NS 位），决定了执行上下文是否处于安全态。此机制是 Normal 与 Secure 世界间状态切换的根基。

在 TEE Kernel 层，指令流会进入smc_handler与smc_handle_call，最终把请求交由相应的 TA（Trusted Application）处理。高通平台中这些逻辑多由qseecom_scm_call、qsee_hash等函数封装实现，而三星平台则往往采用自定义加密代码段，需通过启动加载分析才能定位。

核心功能模块与通用漏洞

Android TEE 中常见的核心功能包括：

◆生物识别（人脸、指纹）

◆支付安全（mPOS 模块）

◆安全设备解锁与认证

◆密钥与 DRM 管理

◆安全启动链

研究重点集中在以下三个模块：

1.FaceID 模块（sec_fr）

2.Fingerprint 模块

3.mPOS 移动支付模块

（1）CVE-2025-20943：FaceID 模块通用漏洞

该漏洞出现在sec_fr_decode_templ_l_ver3函数中，源于memcpy操作对目标缓冲区偏移未校验，攻击者可在任意偏移处写入最多 0x64 字节数据，从而实现越界写。

进一步分析发现，高通与三星平台实现几乎一致，仅调用函数封装不同，说明漏洞具有跨架构通用性。
结合sec_fr_init_template中可控全局变量arg3_info，攻击者可实现任意地址写入。