TrustZone 是由 ARM 公司提出的一种系统级安全架构，它并非一个独立的芯片或软件，而是一种硬件和软件协同工作的设计理念，其核心目标是将一个 SoC（System on a Chip，系统级芯片）划分为两个隔离的、安全的执行环境，从而为设备提供强大的安全防护。
（图片来源网络，侵删）
核心思想：两个世界
TrustZone 最核心的比喻就是将一个处理器想象成一个拥有两个独立“世界”的王国：
-
安全世界
- 角色：这个“世界”是“国王”，拥有最高权限和最核心的资源，它负责处理所有敏感、机密的操作。
- 功能：用户身份验证（指纹、面部识别）、加密密钥管理、支付处理、系统固件的完整性校验等。
- 执行：在安全世界运行的代码被称为 Secure Software (安全软件)。
-
普通世界
- 角色：这个“世界”是“平民”，负责处理日常的、开放的应用程序，它就是我们平时使用的操作系统（如 Android, iOS）和 App 运行的环境。
- 功能：浏览网页、玩游戏、运行社交 App 等。
- 执行：在普通世界运行的代码被称为 Normal World Software (普通世界软件)。
这两个世界不是通过虚拟化技术实现的，而是通过 ARM 处理器内部的硬件机制在物理层面进行隔离，确保普通世界的软件无法窥探、篡改或干扰安全世界的运行，反之亦然。
（图片来源网络，侵删）
关键组件与实现机制
TrustZone 的实现依赖于 SoC 中多个组件的协同工作：
安全扩展的处理器
- Secure Monitor Mode (安全监控模式)：这是处理器的一种特殊执行模式，拥有最高特权级别，它像一个“守门人”，负责在安全世界和普通世界之间进行切换，当普通世界需要调用安全世界的服务时，必须通过一个称为 SMC (Secure Monitor Call) 的指令来请求，SMC 指令会触发处理器切换到安全监控模式，由它来验证请求并授权进入安全世界。
- TrustZone Address Space ID (TZ/ASID)：处理器内部有一个特殊的标识位，当处理器在安全世界运行时，该位为 1；在普通世界运行时，该位为 0，这个标识位会作用于内存访问、中断等所有操作，从硬件层面隔离了两个世界的执行视图。
安全内存
- SoC 的一部分 RAM 被划分为 Secure Memory (安全内存)，这部分内存只能被安全世界的代码访问，用户的密钥、生物特征数据等敏感信息必须存储在这里，普通世界的代码即使尝试通过漏洞（如缓冲区溢出）也无法访问到这部分内存，从根本上防止了数据泄露。
安全外设
- SoC 中的某些外设（如加密引擎、安全启动模块、指纹传感器等）也可以被配置为“安全”的，这意味着这些外设只能被安全世界的代码驱动，指纹传感器采集的数据会直接流入安全内存进行处理，普通世界的 App 永远无法直接接触到原始的指纹图像。
总线单元
- SoC 内部的总线（如 AMBA 总线）也集成了安全控制逻辑，当一个普通世界的核心试图访问安全内存或安全外设时，总线控制器会直接拒绝该访问请求，从硬件层面阻止了越权操作。
工作流程：一次典型的安全服务调用
假设你的手机 App 需要进行一次指纹支付，整个流程如下：
- 请求发起：你打开支付 App，App（运行在普通世界）需要验证你的指纹，App 通过一个标准 API（如 Android 的 BiometricPrompt）向系统发起请求。
- SMC 调用：操作系统内核（仍在普通世界）接收到请求后，会生成一个 SMC (Secure Monitor Call) 指令，并传入必要的参数（如“验证指纹”）。
- 世界切换：处理器执行 SMC 指令，立即中断当前普通世界的执行，并切换到 安全监控模式。
- 授权与执行：安全监控模式代码验证 SMC 请求的合法性（确认是系统发起的请求，而非恶意 App），验证通过后，它将处理器控制权交给 安全世界 的代码（通常是 TrustZone OS，如 TEE - Trusted Execution Environment）。
- 安全处理：安全世界的代码被唤醒，它会驱动安全外设（指纹传感器）采集你的指纹，传感器将数据直接存入安全内存，安全世界的代码将采集到的指纹与预先存储在安全内存中的模板进行比对。
- 返回结果：比对完成后，安全世界将结果（“成功”或“失败”）返回给安全监控模式。
- 世界切换：安全监控模式将处理器控制权交还给普通世界，并返回 SMC 的执行结果。
- App 继续执行：普通世界的操作系统和 App 收到返回结果（支付成功），然后继续执行后续操作。
在整个过程中,普通世界的 App 完全不知道指纹比对的具体过程，也无法访问任何指纹数据，它只收到了一个“成功”或“失败”的最终结果。
应用场景
TrustZone 技术已经广泛应用于现代智能设备中：
（图片来源网络，侵删）
- 移动支付：保护指纹、人脸、密码等生物信息和支付密钥。
- 数字版权管理：在安全环境中解密和播放受版权保护的视频或音乐内容，防止被非法录制或拷贝。
- 企业安全：创建安全的“工作空间”，隔离公司数据和员工个人数据。
- 物联网：保护设备固件不被篡改，确保设备身份的真实性，防止恶意攻击。
- 汽车电子：保护关键的行车数据、自动驾驶算法和车辆控制单元。
- 云服务安全：通过硬件安全模块提供可信执行环境，保护云上的敏感计算。
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 本质 | 一种由 ARM 提出的硬件辅助的安全架构，而非单一的软件或芯片。 |
| 核心 | 将 SoC 划分为安全世界和普通世界两个隔离的执行环境。 |
| 隔离级别 | 硬件级隔离，通过处理器、内存、外设和总线协同实现，比软件虚拟化更安全。 |
| 关键机制 | 安全监控模式 和 SMC (Secure Monitor Call)，作为两个世界间的安全网关。 |
| 主要优势 | 防止数据泄露、保护代码完整性、提供可信执行环境，为上层应用提供强大的安全底座。 |
| 生态系统 | 在普通世界之上（如 Android/iOS）运行一个轻量级的安全操作系统（如 GlobalPlatform TEE），管理安全世界的资源和应用。 |
TrustZone 就是为你的设备内置了一个“硬件保险箱”，所有最核心、最敏感的数据和操作都被锁在这个保险箱里，即使外部系统被攻破，也无法触及里面的内容，它是现代智能设备安全体系的基石之一。
