安全文件、dirf.db文件的數(shù)據(jù)格式和操作過程

OP-TEE的安全存儲(chǔ)功能可滿足用戶保存敏感數(shù)據(jù)的需求，需要被保存的數(shù)據(jù)會(huì)被加 密保存到文件系統(tǒng)或RPMB分區(qū)中 。

當(dāng)選擇將數(shù)據(jù)保存到文件系統(tǒng)中時(shí)，默認(rèn)情況下，加密后的數(shù)據(jù)會(huì)被保存在/data/tee目錄中。

安全存儲(chǔ)功能使用二叉樹的方式來(lái)保存加密后的文件。

當(dāng)?shù)谝淮问褂冒踩鎯?chǔ)功能創(chuàng)建用于保存敏感數(shù)據(jù)的安全文件時(shí)，OP-TEE將會(huì)在/data/tee目錄中生成兩個(gè)文件：dirf.db文件和以數(shù)字命名的文件。

dirf.db文件保存的是整個(gè)安全存儲(chǔ)功能管理的所有文件的目錄信息和節(jié)點(diǎn)信息。 當(dāng)用戶使用某個(gè)已經(jīng)存在的安全文件時(shí)，OP-TEE首先會(huì)讀取dirf.db文件中的相關(guān)內(nèi)容，然后根據(jù)需要操作的安全文件名字的哈希值在dirf.db文件中找到對(duì)應(yīng)的文件編號(hào)，最終按照這個(gè)編號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的打開、關(guān)閉、寫入、讀出、重命名、裁剪等操作。（這里為什么要存hash，知道hash值和知道名字，安全性還是不一樣，你知道怎么操作，但是不需要知道操作的本身？）

保存在/data/tee目錄以數(shù)字命名的文件是被安全存儲(chǔ)保護(hù)的用戶文件。

該文件保存的是加密之后的用戶數(shù)據(jù)， 加密使用的密鑰則是對(duì)應(yīng)的FEK 。

dirf.db文件和安全文件的格式

使用安全存儲(chǔ)功能生成的文件都會(huì)使用相同的格式被保存，而且dirf.db文件與安全文件的格式也相同。

且dirf.db文件與安全文件的格式也相同。安全文件中的內(nèi)容分為三個(gè)區(qū)域，分別用于保 存文件頭、結(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)，文件的內(nèi)容 ，其格式如圖所示。

安全文件將整個(gè)空間劃分成相等大小的物理塊，每個(gè)物理塊的大小為4KB，其中文件頭部分存放的是tee_fs_htree_image結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容，該結(jié)構(gòu)體定義如下：

struct tee_fs_htree_image {
            //加密iv+enc_fek時(shí)使用的iv值，每次保存head時(shí)會(huì)使用隨機(jī)數(shù)更新
            uint8_t iv[TEE_FS_HTREE_IV_SIZE];
            uint8_t tag[TEE_FS_HTREE_TAG_SIZE];       //加密iv+Enc_fek生成的數(shù)據(jù)的tag部分
            uint8_t enc_fek[TEE_FS_HTREE_FEK_SIZE];  //使用TSK加密一個(gè)安全文件的fek生成的
            //加密iv+Enc_fek生成的數(shù)據(jù)的imeta部分
            uint8_t imeta[sizeof(struct tee_fs_htree_imeta)];
            uint32_t counter;   //用于計(jì)算在保存tee_fs_htree_image時(shí)是存到ver0還是ver1
        };

節(jié)點(diǎn)部分存放的是tee_fs_htree_node_image結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容，在保存數(shù)據(jù)到每個(gè)物理塊之前都會(huì)使用FEK和對(duì)應(yīng)的IV值對(duì)需要被保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，

而在打開讀取文件時(shí)則會(huì)首先從文件頭中讀取enc_fek的值，然后使用 TSK做解密操作來(lái)獲取FEK ，最后從需要被解密的物理塊對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中獲取到IV值。 tee_fs_htree_node_image的結(jié)構(gòu)體的定義如下：

struct tee_fs_htree_node_image {
            //保存節(jié)點(diǎn)的哈希值，用于在操作文件時(shí)找到該文件的head
            uint8_t hash[TEE_FS_HTREE_HASH_SIZE];
            //加密安全文件數(shù)據(jù)區(qū)域中某一個(gè)塊時(shí)使用的iv值，塊數(shù)據(jù)的每次寫入都會(huì)使用隨機(jī)數(shù)更新
              uint8_t iv[TEE_FS_HTREE_IV_SIZE];
              uint8_t tag[TEE_FS_HTREE_TAG_SIZE]; //加密安全數(shù)據(jù)區(qū)域中一個(gè)塊數(shù)據(jù)時(shí)生成的tag
              uint16_t flags;                        //用于計(jì)算使用塊中的那個(gè)ver
          };

數(shù)據(jù)塊 中保存的是密文數(shù)據(jù) ，該密文數(shù)據(jù)是使用該文件對(duì)應(yīng)的FEK和塊對(duì)應(yīng)的IV值對(duì)需要被保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作來(lái)生成。

dirf.db文件的數(shù)據(jù)塊區(qū)域保存的是所 有使用安全存儲(chǔ)功能保存的文件的相關(guān)信息 ，在安全存儲(chǔ)功能中 使用dirfile_entry結(jié)構(gòu)體來(lái)表示每個(gè)安全文件的基本信息 ，該結(jié)構(gòu)體定義如下：

struct dirfile_entry {
            TEE_UUID uuid;                          //創(chuàng)建該安全文件的TA的UUID
            uint8_t oid[TEE_OBJECT_ID_MAX_LEN]; //安全文件的名字（使用安全存儲(chǔ)操作時(shí)的名字）
            uint32_t oidlen; //文件名字的長(zhǎng)度
                                                  //data/tee目錄下安全文件的root node的哈希值
            uint8_t hash[TEE_FS_HTREE_HASH_SIZE];
            uint32_t file_number;                   //保存在/data/tee目錄下的文件編號(hào)
        };