Android设备中的eFuse（electronic fuse，电子保险丝）是一个硬件安全功能，它通过不可逆的方式存储关键信息，以保护设备免受篡改。eFuse通常是集成在系统级芯片（SoC）中的一个小型、一次性可编程（OTP）电路，用于存储安全相关的数据，例如设备认证密钥、Bootloader状态、加密密钥等。
eFuse的工作原理
eFuse工作方式类似于电子版的熔断器。当特定的条件被满足时（如电流通过特定的导体），eFuse可以物理熔断、断开或改变其电路状态。这一改变是不可逆的，也就是说，一旦eFuse被“烧录”，其状态就不能再恢复。
通过这种物理熔断的特性，eFuse被用于在设备的安全体系中执行一些不可逆操作。例如，当设备进入某个不可恢复的安全状态时，可以通过烧断eFuse来防止篡改和回滚。
eFuse的主要用途
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启动流程中的验证：
- eFuse用于存储设备启动时必须验证的信息。Android设备通常使用安全启动链（Secure Boot），在启动过程中通过检查eFuse中存储的签名密钥，验证设备固件是否被篡改。即使攻击者尝试刷入未经授权的固件或内核，eFuse可以阻止启动未经签名的代码。
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Bootloader解锁状态：
- 一些Android设备的Bootloader解锁与eFuse相关联。一旦用户解锁Bootloader，eFuse会被烧录，这会记录解锁状态。解锁状态通常是不可逆的，制造商通过这种方式确保解锁后的设备安全性降低时，用户自己承担责任。
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防止固件回滚：
- eFuse可以用于防止固件的回滚操作。制造商可以通过将已安装的固件版本号写入eFuse，以阻止用户将设备回滚到存在已知漏洞的旧版本固件。由于eFuse是不可逆的，一旦设备升级了固件版本，用户将无法恢复到之前的版本。
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密钥管理与存储：
- 设备的**硬件安全模块（HSM，Hardware Security Module）**可以使用eFuse来存储密钥。由于eFuse具有物理不可逆性，因此它可以保证敏感的加密密钥在存储期间无法被读取或篡改，除非通过合法手段解锁。
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硬件功能锁定：
- 在某些情况下，设备制造商使用eFuse来启用或禁用特定的硬件功能。例如，一些设备可能通过eFuse限制网络频段，或者为不同市场启用不同的功能集。通过烧录eFuse，制造商可以根据销售地区或设备型号锁定这些功能。
eFuse的安全优势
eFuse的最大优势在于其不可逆性。即使攻击者具备极高的技术水平，一旦eFuse被烧断，设备中记录的信息将不可篡改。这种特性使得eFuse在以下安全场景中极为有效：
- 篡改保护：eFuse可以防止攻击者通过修改Bootloader、固件或密钥来获得对设备的控制。
- 防止密钥泄露：加密密钥和安全参数一旦存储在eFuse中，将无法通过正常手段读取，确保加密机制的完整性。
- 确保设备生命周期中的安全性：eFuse使得设备即使在更新固件、解锁Bootloader等情况下，仍然能保持一定的安全性标准。
eFuse的局限性
尽管eFuse在安全性上有显著的优势，但它并非没有局限性：
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一次性编程：eFuse是不可逆的，这意味着一旦写入信息，任何误操作都无法恢复，这可能导致设备功能永久性丧失。
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开发复杂性：为了正确地使用eFuse，设备制造商需要在设计阶段精心规划其用途。错误的设计或实现可能导致无法修复的安全问题。
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破解的可能性：虽然eFuse提供了强大的硬件层安全性，但仍有可能通过硬件攻击、侧信道攻击等高级手段进行破解，特别是如果设备物理被攻击者接触。
Android生态中的eFuse
在Android生态中，不同厂商对eFuse的使用方法有所不同。一些常见的SoC（如高通的Snapdragon、三星的Exynos、华为的麒麟等）都集成了eFuse功能，用于设备认证、密钥管理和安全启动等操作。
高通（Qualcomm）设备中的eFuse
高通Snapdragon芯片中使用了一个名为QFuse的eFuse实现，主要用于以下功能：
- 存储设备的安全启动密钥。
- 记录Bootloader的解锁状态。
- 控制硬件功能的启用或禁用。
三星（Samsung）设备中的eFuse
三星的Exynos芯片也集成了eFuse，用于类似的功能，尤其是在启用安全启动（Secure Boot）和加密密钥存储方面。此外，三星通过eFuse限制了某些情况下的Bootloader解锁或设备刷机操作。
总结
eFuse在Android设备中扮演了至关重要的安全角色，通过不可逆的物理熔断技术，eFuse提供了多层次的安全保护，涵盖从设备启动、密钥管理到固件回滚防护等多个方面。虽然eFuse不能解决所有的安全问题，但它是现代硬件安全架构中不可或缺的一部分，尤其在防止篡改和保护敏感信息方面提供了强大的保障。
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