三星KNOX是防御级移动安全平台，内置于三星的设备中。 在开机出现三星Logo的同时，会出现Secured By KNOX提示，这表明该设备拥有KNOX的安全保护。
1.什么是KNOX
三星KNOX是一款基于Android平台的安全解决方案，通过物理手段和软件体系相结合的方式全方位增强安全性，从硬件到应用层都能提供最高层级的安全保护，同时完美兼容安卓及谷歌生态系统，为企业及员工个人带来行业领先的移动安全解决方案。
三星手机在工厂制造过程中，将强大的KNOX平台内置在三星手机的硬件与软件中，这让三星手机成为当前市场中最为可靠的设备。当手机处于关机状态时，所有的数据都会处于加密状态，加密的秘钥则存储在芯片的TrustZone中；一旦设备开始启动，KNOX会检查加载的软件是否经过授权；在运行过程中，KNOX会持续监测和保护操作系统内核，一旦发现被侵入，系统会自动锁定部分敏感的应用。
在Gartner的报告中，三星获得了几乎所有安全项目的Strong评价，同时也获得了各国政府和安全组织的认可。打开下面链接，可查看详细报告。
https://www.samsungknox.com/en/knox-platform/knox-certifications
2.KNOX的实现原理
KNOX构建了一个多层的安全体系，从硬件层面开始，直到操作系统，会验证整个设备的完整性，检测任何可能的入侵，保证用户的数据始终处于安全状态。
KNOX使用全面的，基于硬件的可信环境解决安全问题，包括：Android的安全增强功能、实时内核保护（RKP）、基于TrustZone的完整性测量架构、基于TrustZone的安全性服务、安全启动、可信启动和硬件信任根。
KNOX的设计原理：
1. 首先基于硬件建立一个值得信任的环境
2. 一旦设备开始运行，则对这个环境进行维护，保证它一直处于信任的状态
3. 并在需要的时候，通过证明设备的完整性来检验设备是可以被继续信任的
2.1 基于硬件的可信任环境
三星设备的可信环境是通过硬件来支撑的，主要包括以下硬件组件：
2.1.1 安全硬件
- ARM TrustZone Secure World
- Secure World主要用于为高度敏感的软件创造运行环境。
- ARM TrustZone硬件确保内存和标记为安全的组件（例如指纹阅读器）只能在安全的环境中访问。
- bootloader ROM
- 主引导加载程序（PBL，Primary Bootloader ）是引导过程中运行的第一段代码。为了防止篡改，PBL保存在安全硬件的只读存储区域（ROM）中。设备硬件在引导时从ROM加载和运行PBL，PBL启动安全和受信任的引导过程。
2.1.2 硬件秘钥
- Device-Unique Hardware Key (DUHK)
- 这是一个设备唯一的对称秘钥，用来把某些数据与特定的设备进行关联。这个秘钥只能通过硬件加密模块进行访问，任何软件都不能直接访问这个秘钥。通过这个秘钥加密的数据被关联到这台唯一的设备上，这些数据在任何其它的设备上都不能被解密。
- Device Root Key (DRK)
- 这是一个设备唯一的非对称RSA秘钥，这个秘钥通过三星的根证书进行签名。这个秘钥被DUHK加密后，DRK只能从安全世界(Secure World)内访问，并受DUHK保护。DRK是信任根的重要部分，因为它会对设备中其它的证书进行签名。因为DRK是每台设备唯一的，它能通过签名，将数据与某台具体的设备相关联。
- Samsung Secure Boot Key (SSBK)
- 这是一个非对称秘钥，用来对启动的各个软件组件进行签名。SSBK的私有部分用来对 Secondary Bootloder和App Bootloader进行签名，SSBK的公共部分在设备生产的时候，被存储在硬件中。启动过程中，会利用公钥来验证加载的软件是否是正规授权的软件。
- Samsung Attestation Key (SAK)
- 这是一个设备唯一的非对称秘钥，这个秘钥通过三星的根证书进行签名。在验证设备完整性的时候，需要产生一些数据，这个秘钥用来证明这些数据是来自于三星设备的Trust Zone。SAK采用了椭圆曲线数字签名算法，它与RSA类似，但是在同样的安全强度下，运行更快。
2.1.3 硬件熔断
- Rollback Prevention (RP) fuses
- 表示该设备最小可接受的软件版本。老的软件版本通常有许多已知的漏洞，一旦这个值被设置，设备将不能使用老的软件版本，因为这些老的软件版本通常有许多软件漏洞。
- Warranty fuse
- 这是一个一次性的熔断位，一旦监测到系统加载了非授权的软件，或者一些关键的安全特性被破坏，比如SE Linux被阻止，这个熔断位将会被设置。被设置后，设备敏感数据将不能被继续访问，设备的完整性检测将会失败。
2.2 KNOX如何确保信任环境
KNOX通过独特的，行业领先的方式来构建值得信任的环境，包括以下四个步骤：
2.2.1 第一步：信任根（ROOT OF TRUST）
信任根（ROOTOF TRUST）是现代安全技术的基石。它从硬件级别开始，这项功能为设备增加了一个安全级别，使其难以被攻击，因为硬件比软件更难被改变。
信任根对许多复杂的安全问题给出了答案，比如，怎么知道启动的操作系统是否已被攻击？能否相信设备中存储的安全证书？能否确认系统软件是否被攻击者修改过？
信任根在三星设备中如何工作呢？
KNOX的安全性开始于工厂，在设备生产的时候，通过硬件随机生成器，生成一个每台设备唯一的硬件秘钥（Device-Unique Hardware Key ，DUHK），因此，在你还没有使用手机的时候，KNOX的安全性就开始发挥作用了。
紧接着，通过这个设备唯一的硬件秘钥（DUHK），产生并加密这台设备的根秘钥（Device Root Key ，DRK）和三星的认证秘钥（Samsung Attestation Key ，SAK）。
一旦设备启动，三星使用安全启动秘钥（Samsung Secure Boot Key，SSBK）来验证每一个启动的软件，保证这些软件都是可信任的。软件的一个组成部分是TrustZone，这是芯片的一部分，用来存储安全性要求极高的代码和数据，只有运行在TrustZone中的特权软件才可以访问上述那些秘钥。
在每个KNOX的功能运行前，软件都会进行检查, 只有确认安全，才会允许这个功能运行。由于这一安全检查从第一次硬件检查开始，因此每个功能都受到了硬件信任根的保护。无论攻击者攻击的目标是哪一个层级，安全检查都会检测到这个攻击。
2.2.2 第二步：建立信任(BUILD TRUST)
可信启动（TrustedBoot）是KNOX平台的代表性功能，三星通过它实现了业界领先的启动保护技术。在未授权的bootloader损害移动设备前，可信启动就能够提前识别出这种危险。
在设备开始运行后，如果需要验证设备的完整性，可以采用KNOX的认证技术，KNOX将会读取可信启动过程中收集的设备度量数据，对设备的完整性做一个基本的判定。
利用上述那些独特的秘钥和证书，KNOX能够验证软件的每一个部分，如果某一个部分验证失败，KNOX可以触发一个一次性的硬件熔断( one-time fuse , KNOX Warranty Bit), 从而记录着这一次的软件侵入，或者阻止更进一步的启动。KNOX Warranty Bit被损坏的设备将不能使用某些KNOX的功能，比如三星智付（Samsung Pay），从而防止损害设备主人的利益。
在引入可信启动之前，三星也应用安全启动（secure boot）来阻止未经授权的操作系统在开机的时候启动。安全启动在每一个bootloader中实现，每一个bootloader都会验证下一个bootloader的签名，任何一步的验证失败，都会导致启动终止。安全启动在阻止未经授权的bootloader方面很有效，但是它不能对两个合法的版本做出区分，比如有一个软件版本存在已知的漏洞，另一个软件版本针对这个漏洞打了patch, 但是这两个版本都有合法的签名，安全启动无法对这两个版本做出区分。为了解决这种问题，三星引入了可信启动，来突破这种限制。
2.2.3 第三步：维护信任（MAITAIN TRUST）
在启动中被验证的软件依然有可能被用户修改，比如下载和安装恶意的软件。KNOX保证系统软件一旦被加载和启动，就不会被修改。KNOX采用一系列的技术来保护操作系统内核，阻止ROOT，这能保护系统进程和资源免受恶意的攻击。
为了维护信任，三星导入了内核实时检测（Real-time Kernel Protection ，RKP）技术。RKP是三星的专利技术，代表了业界在内核保护方面的最高水平。RKP在设备启动的时候就开始运行，不需要任何的设置。
作为KNOX安全的一部分，RKP在一个隔离的环境里运行一个安全监测器。取决于设备型号，这个隔离环境可能是一个专用的管理程序，也可能是硬件支持的安全空间，比如ARM TrustZone。
这项独特的技术能够防止绝大部分的内核攻击。RKP会保护内核代码和数据，防止被篡改。RKP同时保护了内核的控制流，它防止了ROP（Return Oriented Programming）和JOP（Jump-Oriented Programming）攻击，这些攻击会重用现有的内核逻辑，将内核原有的代码进行拼凑达到攻击的目的。
2.2.4 第四步：认证信任（PROVET RUST）
在设备运行过程中，你可能想查看你的设备是否曾经被非法侵入过，然后你可以决定是否继续信任你的设备，决定是否继续处理敏感数据。KNOX通过提供认证机制来让你处理这种情况。
当你对设备进行健康检查的时候，恶意软件可能会截获或篡改检查结果，让你误以为你的设备是安全的，但实际上设备已经被入侵了。KNOX使用硬件支持的可信环境来检查和报告被入侵的设备。
因为DRK（Device Root Key）对每一台设备是唯一的，它能通过签名将数据与设备绑定在一起。SAK（Samsung Attestation Key）对要校验的数据进行签名，以证明这些数据来源于TrustZone的安全空间。
从基于硬件的信任根开始，KNOX通过建立信任，维护信任，认证信任一起工作，以确保设备在启动和操作期间设备的完整性。 KNOX的最终目的是提供一个值得用户信任的平台，以满足用户和大小企业的安全需求。
*内容转载自“三星开发者”公众号
