[發明專利]一種基于TrustZone技術的安全輸入系統與方法

有效

• 申請號: 201610892131.4
• 申請日: 2016-10-13
• 公開（公告）號: CN106650514B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 田琛;王雅哲;代蕊蕊;周啟惠;徐震
• 申請（專利權）人: 中國科學院信息工程研究所
• 主分類號: G06F21/83
• 分類號: G06F21/83;G06F3/0488
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

1.一種基于TrustZone(信任區域)技術的安全輸入系統，其特征在于包括：位于普通執行環境中用戶名和密碼場景識別模塊，位于可信執行環境中的鍵盤布局檢測模塊、隔離初始化模塊和鍵值安全返回模塊、輸入法框架、第三方輸入法和普通應用程序：其中：

用戶名和密碼場景識別模塊，利用普通應用程序編輯框的文本域的類型信息判斷當前是否位于用戶名和密碼輸入場景，從而判斷是否切換到可信執行環境中的隔離初始化模塊；當用戶在普通應用程序中觸摸編輯框調用第三方輸入法時，用戶名和密碼檢測模塊分析編輯框的文本域的類型信息，如果是用戶名和密碼類型切換到隔離初始化模塊；如果不是用戶名和密碼類型，用戶在普通執行環境繼續操作；

鍵盤布局檢測模塊，負責檢測普通執行環境中顯示的第三方輸入法軟鍵盤的安全性，在第三方輸入法軟鍵盤未經修改的情況下才繼續執行隔離初始化模塊，從而保證用戶在安全的軟鍵盤上進行輸入；在用戶名和密碼場景識別模塊已經識別出是用戶名和密碼場景的情況下，用戶在第三方輸入法的軟鍵盤觸摸時，輸入法框架通知隔離初始化模塊，在隔離初始化模塊的開始階段執行鍵盤布局檢測模塊，鍵盤布局檢測模塊利用哈希值對比當前普通執行環境中顯示的第三方輸入法的軟鍵盤布局信息與預存在可信執行環境中第三方輸入法的軟鍵盤布局信息是否一致，如果一致則復用第三方輸入法的軟鍵盤作為可信執行環境中的軟鍵盤，然后繼續執行隔離初始化模塊，進而用戶在可信執行環境中所復用的軟鍵盤上輸入；

隔離初始化模塊，負責可信執行環境中安全輸入隔離環境的配置，基于TrustZone技術的安全輸入隔離環境包括安全外設即安全觸摸屏和安全幀緩存；在鍵盤布局檢測模塊檢測當前第三方輸入法的軟鍵盤布局的一致性之后，隔離初始化模塊重新配置幀緩存和觸摸中斷處理；配置幀緩存即將普通執行環境的幀緩存頁表和物理地址配置到可信執行環境；配置觸摸中斷處理即將外設即觸摸屏的中斷設置成優先級較高的安全中斷，然后將觸摸屏設置成安全外設；當安全外設上發生觸摸事件，即用戶輸入時，由可信執行環境處理，然后將用戶輸入的數據交給鍵值安全返回模塊；

鍵值安全返回模塊，將用戶在可信執行環境中輸入的鍵值安全提交給普通執行環境中的普通應用程序，在普通執行環境的輸入法框架中，鍵值通過第三方輸入法提交給普通應用程序，即鍵值要經過第三方輸入法的地址空間傳輸，存在敏感信息泄露的風險，基于此問題，設計了鍵值安全返回模塊，將用戶在可信執行環境中輸入的鍵值不通過第三方輸入法直接提交給普通應用程序；鍵值安全返回模塊包括安全鍵值提交服務及其與普通應用程序之間的安全通道，安全鍵值提交服務首先使用安全通道驗證普通應用程序的合法性，然后利用可信執行環境和普通執行環境的共享內存向普通應用程序提交鍵值。

2.根據權利要求1所述的一種基于TrustZone技術的安全輸入系統，其特征在于：所述用戶名和密碼場景識別模塊中，文本域包含不同的類型信息，包括數字、日期、密碼或郵件地址，所述類型信息用來判斷是否處于用戶名和密碼輸入場景。

3.根據權利要求1所述的一種基于TrustZone技術的安全輸入系統，其特征在于：所述鍵值安全返回模塊中，標識中包含識別普通應用程序的唯一身份標識，它是在隔離初始化模塊執行時為普通應用程序產生的隨機數，鍵值安全返回模塊驗證該標識的作用是防止普通應用程序被篡改或模仿而造成被提交的敏感信息的泄露。

4.一種基于TrustZone技術的安全輸入方法，其特征在于實現步驟如下：

(1)用戶在普通應用程序的編輯框觸摸調用第三方輸入法時，普通執行環境中的用戶名和密碼場景檢測模塊首先利用編輯框的文本域的類型信息檢測當前是否位于用戶名和密碼輸入場景，如果是用戶名和密碼輸入場景，就切換到可信執行環境中的隔離初始化模塊；如果不是用戶名和密碼輸入場景，則用戶在普通執行環境中繼續操作；

(2)普通應用程序啟動第三方輸入法后，用戶在第三方輸入法的軟鍵盤上觸摸時，相應的觸摸事件被添加在輸入法框架的系統服務的觸摸輸入處理類TouchInputMapper中的鉤子函數sync()捕獲并通知隔離初始化模塊，隔離初始化模塊開始時首先執行鍵盤布局檢測模塊，檢測當前第三方輸入法的軟鍵盤的布局是否與預存在可信執行環境中的信息一致，如果一致則繼續進行隔離初始化模塊的初始化操作；

(3)隔離初始化模塊首先將普通執行環境的幀緩存頁表和物理地址配置到可信執行環境，然后把觸摸中斷設置成可信執行環境中的安全硬件中斷，并且設置該中斷是不可屏蔽的，最后復用經過檢測的第三方輸入法的軟鍵盤作為可信執行環境中的安全鍵盤，然后用戶在可信執行環境進行安全輸入，用戶輸入的鍵值交給鍵值安全返回模塊；

(4)鍵值安全返回模塊將鍵值提交給普通應用程序，該模塊包括安全通道和安全鍵值提交服務，其中安全通道負責對普通應用程序的合法性檢測，普通應用程序啟動第三方輸入法時，輸入法框架通知隔離初始化模塊為普通應用程序產生標識其身份的唯一標識，然后請求安全鍵值提交服務利用該標識和輸入連接接口InputConnection對普通應用程序進行驗證，驗證通過則普通應用程序和鍵值安全提交模塊完成綁定；在已綁定的情況下，當鍵值安全返回模塊需要向普通應用程序提交數據時，數據首先被放在可信執行環境和普通執行環境之間的共享內存中，然后該模塊的安全鍵值提交服務從共享內存中獲取數據，并利用輸入連接接口InputConnection調用普通程序中的基本輸入連接接口BaseInputConnection，從而把數據不經第三方輸入法提交給普通應用程序。