面向 Mali GPU 的固件信任与认证框架 FAARM

最近的研究揭示了MOLE，这是首个实用的攻击，可侵入 Arm Mali GPU 的嵌入式微控制器单元（MCU）以 compromise GPU 可信执行环境（TEE）。通过利用初始化期间缺乏密码学验证的漏洞，拥有内核权限的攻击者可绕过内存保护， 以超过40 MB/s的速度窃取敏感数据，并在几乎没有运行时开销的情况下篡改推理结果。此攻击面影响着commodity移动 SoC 和云端加速器，暴露了现有 GPU TEE 设计中固件层面的信任缺口。为解决这一缺口，本文提出了FAARM，一种轻量级固件信任与认证框架，可防止MOLE式固件篡改。FAARM 在 EL3 安全监控器上集成数字签名验证，使用供应商签名的固件捆绑包和设备内公共密钥锚点。启动时，EL3 验证固件的完整性和真实性，强制执行版本检查，并锁定固件区域，从而消除既在验证前又在验证后使用（TOCTOU）攻击向量。我们在 Mali GPU 测试平台上实现了作为软件原型的FAARM，使用基于 Google Colab 的仿真框架建模固件签名过程、EL1 到 EL3 的加载路径以及安全内存配置。FAARM 可靠地检测并阻止恶意固件注入，拒绝被篡改的镜像并在信任后拒绝覆盖尝试。固件验证平均仅需 1.34 毫秒，表明在几乎没有开销的情况下仍可实现强大的安全性。FAARM 因此弥合了基于垫片的 GPU TEE 中的根本性缺口，提供一种实用、可部署的防御，提高了移动和云端 GPU 部署的安全基准。