Hardware Unique Key (HUK)           ← 硬件唯一密钥(根密钥)
         ↓
Secure Storage Key (SSK)            ← 系统存储密钥
         ↓  
Trusted App Storage Key (TSK)       ← 每个TA的存储密钥
         ↓
File Encryption Key (FEK)           ← 每个文件的加密密钥
         ↓
Block Encryption                    ← 块级加密

// 位置: /core/include/tee/tee_fs_key_manager.h
#define TEE_FS_KM_CHIP_ID_LENGTH    U(32)           // 芯片ID长度
#define TEE_FS_KM_HMAC_ALG          TEE_ALG_HMAC_SHA256    // HMAC算法
#define TEE_FS_KM_ENC_FEK_ALG       TEE_ALG_AES_ECB_NOPAD  // FEK加密算法
#define TEE_FS_KM_SSK_SIZE          TEE_SHA256_HASH_SIZE   // SSK大小(32字节)
#define TEE_FS_KM_TSK_SIZE          TEE_SHA256_HASH_SIZE   // TSK大小(32字节)
#define TEE_FS_KM_FEK_SIZE          U(16)           // FEK大小(16字节)

// 位置: /core/tee/tee_fs_key_manager.c
struct tee_fs_ssk {
    bool is_init;                           // 初始化标志
    uint8_t key[TEE_FS_KM_SSK_SIZE];       // 32字节SSK
};

static struct tee_fs_ssk tee_fs_ssk;       // 全局SSK实例

static TEE_Result tee_fs_init_key_manager(void)
{
    TEE_Result res = TEE_SUCCESS;
    
    // 编译时检查SSK大小不超过HUK子密钥最大长度
    COMPILE_TIME_ASSERT(TEE_FS_KM_SSK_SIZE <= HUK_SUBKEY_MAX_LEN);
    
    // 从HUK派生SSK
    res = huk_subkey_derive(HUK_SUBKEY_SSK,         // 子密钥类型
                           NULL, 0,                 // 无额外输入
                           tee_fs_ssk.key,          // 输出SSK
                           sizeof(tee_fs_ssk.key)); // SSK长度
    if (res == TEE_SUCCESS)
        tee_fs_ssk.is_init = 1;                     // 标记已初始化
    else
        memzero_explicit(&tee_fs_ssk, sizeof(tee_fs_ssk)); // 失败时清零
    
    return res;
}

// 服务初始化时调用
service_init_late(tee_fs_init_key_manager);

// HMAC函数实现
static TEE_Result do_hmac(void *out_key, size_t out_key_size,
                          const void *in_key, size_t in_key_size,
                          const void *message, size_t message_size)
{
    TEE_Result res;
    void *ctx = NULL;
    
    // 分配HMAC上下文
    res = crypto_mac_alloc_ctx(&ctx, TEE_FS_KM_HMAC_ALG);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        return res;
    
    // 初始化HMAC
    res = crypto_mac_init(ctx, in_key, in_key_size);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto exit;
    
    // 更新消息
    res = crypto_mac_update(ctx, message, message_size);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto exit;
    
    // 计算最终HMAC值
    res = crypto_mac_final(ctx, out_key, out_key_size);
    
exit:
    crypto_mac_free_ctx(ctx);
    return res;
}

// TSK派生: TSK = HMAC-SHA256(SSK, TA_UUID)
uint8_t tsk[TEE_FS_KM_TSK_SIZE];
if (uuid) {
    res = do_hmac(tsk, sizeof(tsk),                 // 输出TSK
                  tee_fs_ssk.key, TEE_FS_KM_SSK_SIZE,  // SSK作为密钥
                  uuid, sizeof(*uuid));             // TA UUID作为消息
} else {
    // 对于无UUID的情况,使用固定值
    uint8_t dummy[1] = { 0 };
    res = do_hmac(tsk, sizeof(tsk),
                  tee_fs_ssk.key, TEE_FS_KM_SSK_SIZE,
                  dummy, sizeof(dummy));
}

// 生成随机FEK
static TEE_Result generate_fek(uint8_t *key, uint8_t len)
{
    return crypto_rng_read(key, len);               // 使用硬件RNG
}

// 生成并加密FEK
TEE_Result tee_fs_generate_fek(const TEE_UUID *uuid, void *buf, size_t buf_size)
{
    TEE_Result res;
    
    if (buf_size != TEE_FS_KM_FEK_SIZE)
        return TEE_ERROR_BAD_PARAMETERS;
    
    // 1. 生成随机FEK
    res = generate_fek(buf, TEE_FS_KM_FEK_SIZE);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        return res;
    
    // 2. 使用TSK加密FEK
    return tee_fs_fek_crypt(uuid, TEE_MODE_ENCRYPT, buf,
                           TEE_FS_KM_FEK_SIZE, buf);
}

TEE_Result tee_fs_fek_crypt(const TEE_UUID *uuid, TEE_OperationMode mode,
                           const uint8_t *in_key, size_t size,
                           uint8_t *out_key)
{
    TEE_Result res;
    void *ctx = NULL;
    uint8_t tsk[TEE_FS_KM_TSK_SIZE];
    uint8_t dst_key[size];
    
    if (!in_key || !out_key || size != TEE_FS_KM_FEK_SIZE)
        return TEE_ERROR_BAD_PARAMETERS;
    
    if (tee_fs_ssk.is_init == 0)
        return TEE_ERROR_GENERIC;
    
    // 1. 派生TSK
    if (uuid) {
        res = do_hmac(tsk, sizeof(tsk), tee_fs_ssk.key,
                     TEE_FS_KM_SSK_SIZE, uuid, sizeof(*uuid));
    } else {
        uint8_t dummy[1] = { 0 };
        res = do_hmac(tsk, sizeof(tsk), tee_fs_ssk.key,
                     TEE_FS_KM_SSK_SIZE, dummy, sizeof(dummy));
    }
    if (res != TEE_SUCCESS)
        return res;
    
    // 2. 使用AES-ECB加密/解密FEK
    res = crypto_cipher_alloc_ctx(&ctx, TEE_FS_KM_ENC_FEK_ALG);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        return res;
    
    res = crypto_cipher_init(ctx, mode, tsk, sizeof(tsk), NULL, 0, NULL, 0);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto exit;
    
    res = crypto_cipher_update(ctx, mode, true, in_key, size, dst_key);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto exit;
    
    crypto_cipher_final(ctx);
    memcpy(out_key, dst_key, sizeof(dst_key));
    
exit:
    crypto_cipher_free_ctx(ctx);
    memzero_explicit(tsk, sizeof(tsk));      // 清除TSK
    memzero_explicit(dst_key, sizeof(dst_key)); // 清除临时密钥
    
    return res;
}

// ESSIV: IV = AES-ECB(SHA256(FEK), block_index)
static TEE_Result essiv(uint8_t iv[TEE_AES_BLOCK_SIZE],
                       const uint8_t fek[TEE_FS_KM_FEK_SIZE],
                       uint16_t blk_idx)
{
    TEE_Result res;
    uint8_t sha[TEE_SHA256_HASH_SIZE];
    uint8_t pad_blkid[TEE_AES_BLOCK_SIZE] = { 0, };
    
    // 1. 计算FEK的SHA256哈希
    res = sha256(sha, sizeof(sha), fek, TEE_FS_KM_FEK_SIZE);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        return res;
    
    // 2. 准备块索引(小端格式)
    pad_blkid[0] = (blk_idx & 0xFF);
    pad_blkid[1] = (blk_idx & 0xFF00) >> 8;
    
    // 3. AES-ECB加密块索引生成IV
    res = aes_ecb(iv, pad_blkid, sha, 16);
    
    memzero_explicit(sha, sizeof(sha));      // 清除临时哈希
    return res;
}

// AES-ECB加密函数
static TEE_Result aes_ecb(uint8_t out[TEE_AES_BLOCK_SIZE],
                         const uint8_t in[TEE_AES_BLOCK_SIZE],
                         const uint8_t *key, size_t key_size)
{
    TEE_Result res;
    void *ctx = NULL;
    
    res = crypto_cipher_alloc_ctx(&ctx, TEE_ALG_AES_ECB_NOPAD);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        return res;
    
    res = crypto_cipher_init(ctx, TEE_MODE_ENCRYPT, key,
                            key_size, NULL, 0, NULL, 0);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto out;
    
    res = crypto_cipher_update(ctx, TEE_MODE_ENCRYPT, true, in,
                              TEE_AES_BLOCK_SIZE, out);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto out;
    
    crypto_cipher_final(ctx);
    res = TEE_SUCCESS;
    
out:
    crypto_cipher_free_ctx(ctx);
    return res;
}

// AES-CBC + ESSIV 数据块加密/解密
TEE_Result tee_fs_crypt_block(const TEE_UUID *uuid, uint8_t *out,
                             const uint8_t *in, size_t size,
                             uint16_t blk_idx, const uint8_t *encrypted_fek,
                             TEE_OperationMode mode)
{
    TEE_Result res;
    uint8_t fek[TEE_FS_KM_FEK_SIZE];
    uint8_t iv[TEE_AES_BLOCK_SIZE];
    void *ctx;
    
    DMSG("%scrypt block #%u", (mode == TEE_MODE_ENCRYPT) ? "En" : "De", blk_idx);
    
    // 1. 解密FEK
    res = tee_fs_fek_crypt(uuid, TEE_MODE_DECRYPT, encrypted_fek,
                          TEE_FS_KM_FEK_SIZE, fek);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto wipe;
    
    // 2. 使用ESSIV生成块专用IV
    res = essiv(iv, fek, blk_idx);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto wipe;
    
    // 3. 执行AES-CBC加密/解密
    res = crypto_cipher_alloc_ctx(&ctx, TEE_ALG_AES_CBC_NOPAD);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto wipe;
    
    res = crypto_cipher_init(ctx, mode, fek, sizeof(fek), NULL,
                            0, iv, TEE_AES_BLOCK_SIZE);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto exit;
        
    res = crypto_cipher_update(ctx, mode, true, in, size, out);
    if (res != TEE_SUCCESS)
        goto exit;
    
    crypto_cipher_final(ctx);
    
exit:
    crypto_cipher_free_ctx(ctx);
wipe:
    memzero_explicit(fek, sizeof(fek));      // 清除FEK
    memzero_explicit(iv, sizeof(iv));        // 清除IV
    return res;
}

// 位置: /core/tee/fs_htree.c
#define TEE_FS_HTREE_CHIP_ID_SIZE   32
#define TEE_FS_HTREE_HASH_ALG       TEE_ALG_SHA256       // 哈希算法
#define TEE_FS_HTREE_TSK_SIZE       TEE_FS_HTREE_HASH_SIZE
#define TEE_FS_HTREE_ENC_ALG        TEE_ALG_AES_ECB_NOPAD
#define TEE_FS_HTREE_ENC_SIZE       TEE_AES_BLOCK_SIZE
#define TEE_FS_HTREE_SSK_SIZE       TEE_FS_HTREE_HASH_SIZE

#define TEE_FS_HTREE_AUTH_ENC_ALG   TEE_ALG_AES_GCM      // 认证加密算法
#define TEE_FS_HTREE_HMAC_ALG       TEE_ALG_HMAC_SHA256  // HMAC算法

struct htree_node {
    size_t id;                              // 节点ID
    bool dirty;                             // 脏标记
    bool block_updated;                     // 块更新标记
    struct tee_fs_htree_node_image node;    // 节点镜像
    struct htree_node *parent;              // 父节点
    struct htree_node *child[2];            // 子节点
};

struct tee_fs_htree {
    struct htree_node root;                 // 根节点
    struct tee_fs_htree_image head;         // 头部镜像
    uint8_t fek[TEE_FS_HTREE_FEK_SIZE];    // 文件加密密钥
    struct tee_fs_htree_imeta imeta;        // 内部元数据
    bool dirty;                             // 脏标记
    const TEE_UUID *uuid;                   // TA UUID
    const struct tee_fs_htree_storage *stor; // 存储接口
    void *stor_aux;                         // 存储辅助数据
};

struct tee_fs_htree_node_image {
    uint8_t hash[TEE_FS_HTREE_HASH_SIZE];   // SHA256哈希值(32字节)
    uint8_t iv[TEE_FS_HTREE_IV_SIZE];       // 初始化向量(16字节)
    uint8_t tag[TEE_FS_HTREE_TAG_SIZE];     // GCM认证标签(16字节)
    uint16_t flags;                         // 标志位
};

struct tee_fs_htree_image {
    uint8_t iv[TEE_FS_HTREE_IV_SIZE];                    // 根IV
    uint8_t tag[TEE_FS_HTREE_TAG_SIZE];                  // 根认证标签
    uint8_t enc_fek[TEE_FS_HTREE_FEK_SIZE];             // 加密的FEK
    uint8_t imeta[sizeof(struct tee_fs_htree_imeta)];    // 加密的内部元数据
    uint32_t counter;                                    // 版本计数器
};

哈希树文件结构:
+----------------------------+
| htree_image.0              |  ← 头部镜像版本0
| htree_image.1              |  ← 头部镜像版本1
+----------------------------+
| htree_node_image.1.0       |  ← 节点1版本0
| htree_node_image.1.1       |  ← 节点1版本1
+----------------------------+
| htree_node_image.2.0       |  ← 节点2版本0
| htree_node_image.2.1       |  ← 节点2版本1
+----------------------------+
| ...                        |  ← 更多节点
+----------------------------+

#define HTREE_NODE_COMMITTED_BLOCK      BIT32(0)        // 块提交标志
#define HTREE_NODE_COMMITTED_CHILD(n)   BIT32(1 + (n))  // 子节点提交标志(n=0或1)

单层密钥系统的缺陷：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 密钥泄露影响全局 -> 单点失败风险                            │
│ 无法实现细粒度访问控制 -> 安全性不足                        │
│ 难以支持密钥轮换 -> 维护困难                                │
│ 无法提供前向安全性 -> 历史数据风险                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

四层密钥体系的设计原理：
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ HUK (硬件层)    │ 硬件信任根，不可提取，抗物理攻击          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ SSK (系统层)    │ 系统级隔离，平台完整性保护                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ TSK (应用层)    │ TA级隔离，应用间数据隔离                  │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ FEK (文件层)    │ 文件级隔离，细粒度访问控制                │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

// 密钥层次的安全属性分析
struct key_hierarchy_properties {
    // HUK层：信任根
    struct huk_properties {
        bool hardware_bound;        // 硬件绑定
        bool non_extractable;      // 不可提取
        bool unique_per_device;    // 设备唯一
        bool tamper_resistant;     // 防篡改
    } huk;
    
    // SSK层：系统隔离
    struct ssk_properties {
        bool platform_binding;     // 平台绑定
        bool boot_integrity;       // 启动完整性
        bool single_instance;      // 单实例全局
        bool derived_from_huk;     // 从HUK派生
    } ssk;
    
    // TSK层：应用隔离
    struct tsk_properties {
        bool per_ta_unique;        // 每TA唯一
        bool uuid_bound;           // UUID绑定
        bool dynamic_derivation;   // 动态派生
        bool cross_ta_isolation;   // 跨TA隔离
    } tsk;
    
    // FEK层：文件隔离
    struct fek_properties {
        bool per_file_unique;      // 每文件唯一
        bool random_generation;    // 随机生成
        bool forward_secrecy;      // 前向安全
        bool granular_control;     // 细粒度控制
    } fek;
};

// 不同KDF方案的特性对比
enum kdf_algorithm {
    PBKDF2_HMAC_SHA256,     // 基于口令的KDF
    HKDF_SHA256,            // HMAC-based KDF  
    SCRYPT,                 // 内存困难KDF
    ARGON2,                 // 现代内存困难KDF
    SIMPLE_HMAC             // 简单HMAC派生 (当前选择)
};

struct kdf_characteristics {
    enum kdf_algorithm alg;
    
    // 性能特性
    uint32_t computation_cost;      // 计算成本
    uint32_t memory_cost;          // 内存成本  
    uint32_t parallelization;      // 并行化能力
    
    // 安全特性
    bool rainbow_table_resistant;  // 彩虹表抗性
    bool side_channel_resistant;   // 侧信道抗性
    bool quantum_resistant;        // 量子抗性(部分)
    
    // 实现特性
    bool hardware_acceleration;    // 硬件加速支持
    uint32_t code_size;           // 代码大小
    bool standardized;            // 标准化程度
};

// OP-TEE选择简单HMAC的原因分析
static void analyze_hmac_choice()
{
    /*
    OP-TEE选择HMAC-SHA256的设计考量：
    
    1. 性能优势：
       - 计算成本低，适合资源受限的TEE环境
       - 硬件加速支持广泛（大多数ARM SoC有SHA加速）
       - 确定性执行时间，避免侧信道攻击
    
    2. 安全充分性：
       - 输入熵质量高（HUK是硬件随机数）
       - 不需要抗暴力破解（密钥不暴露给攻击者）
       - SHA256的碰撞抗性足够（2^128安全级别）
    
    3. 实现简单性：
       - 代码量小，减少攻击面
       - 已有加密库支持，无需额外实现
       - 确定性算法，便于测试和验证
    
    4. 兼容性考虑：
       - 广泛的硬件平台支持
       - 标准化算法，互操作性好
       - 未来升级路径清晰
    */
}

// HMAC安全性的数学基础
struct hmac_security_analysis {
    // 安全假设
    struct security_assumptions {
        bool sha256_collision_resistant;   // SHA256抗碰撞
        bool sha256_preimage_resistant;    // SHA256抗原像
        bool hmac_prf_security;           // HMAC的PRF安全性
        bool huk_entropy_sufficient;      // HUK熵充分
    } assumptions;
    
    // 攻击分析
    struct attack_scenarios {
        // 已知明文攻击
        struct known_plaintext {
            char description[100];
            char mitigation[200];
        } kpa;
        
        // 选择明文攻击  
        struct chosen_plaintext {
            char description[100];
            char mitigation[200];
        } cpa;
        
        // 侧信道攻击
        struct side_channel {
            char description[100];
            char mitigation[200];
        } sca;
    } attacks;
};

static void initialize_security_analysis(struct hmac_security_analysis *analysis)
{
    // 已知明文攻击分析
    strcpy(analysis->attacks.kpa.description,
           "攻击者知道TA UUID和派生的TSK");
    strcpy(analysis->attacks.kpa.mitigation,
           "SSK是秘密的，攻击者无法逆向计算SSK或预测其他TSK");
    
    // 选择明文攻击分析
    strcpy(analysis->attacks.cpa.description,
           "攻击者可以创建恶意TA并观察其TSK派生过程");
    strcpy(analysis->attacks.cpa.mitigation,
           "TSK不会暴露给TA，且HMAC的PRF性质防止推断其他密钥");
    
    // 侧信道攻击分析
    strcpy(analysis->attacks.sca.description,
           "攻击者通过功耗/时序分析推断密钥信息");
    strcpy(analysis->attacks.sca.mitigation,
           "使用常数时间实现，启用硬件加速时具有天然侧信道保护");
}

// 不同IV生成方案的安全分析
enum iv_generation_method {
    SEQUENTIAL_COUNTER,     // 顺序计数器
    RANDOM_IV,             // 随机IV
    ESSIV,                 // 加密盐扇区IV (当前选择)
    XTS_MODE              // XTS模式（不需要IV）
};

struct iv_security_comparison {
    enum iv_generation_method method;
    
    // 安全属性
    bool watermarking_resistant;    // 抗水印攻击
    bool copy_paste_resistant;      // 抗复制粘贴攻击
    bool malleability_resistant;    // 抗延展性攻击
    
    // 实现属性  
    bool deterministic;            // 确定性
    bool requires_state;           // 需要状态维护
    uint32_t storage_overhead;     // 存储开销
};

// ESSIV优势分析
static void analyze_essiv_benefits()
{
    /*
    ESSIV相比其他方案的优势：
    
    1. 安全优势：
       - 防止水印攻击：相同明文在不同位置产生不同密文
       - 防止复制攻击：块间的IV不相关，无法直接复制
       - 确定性重构：相同输入总是产生相同IV，便于验证
    
    2. 实现优势：
       - 无状态：不需要维护全局计数器状态
       - 并行友好：每个块的IV可以独立计算
       - 存储效率：不需要存储IV，可以重新计算
    
    3. 性能考虑：
       - 计算开销适中：只需要一次SHA256 + 一次AES-ECB
       - 硬件加速友好：SHA256和AES都有硬件支持
       - 缓存友好：相同块的IV计算结果可以缓存
    */
}

// ESSIV的密码学安全模型
struct essiv_security_model {
    // 随机预言机模型下的安全性
    struct random_oracle_security {
        bool indistinguishable_under_cpa;   // CPA下不可区分
        bool semantic_security;             // 语义安全
        bool iv_unpredictability;          // IV不可预测性
    } ro_security;
    
    // 标准模型下的安全性（较弱假设）
    struct standard_model_security {
        bool block_cipher_security;        // 分组密码安全性
        bool hash_function_security;       // 哈希函数安全性
        bool composition_security;          // 组合构造安全性
    } std_security;
};

// ESSIV安全性证明要点
static void essiv_security_proof_outline()
{
    /*
    ESSIV安全性的核心论证：
    
    1. IV唯一性保证：
       - SHA256(FEK)的输出在计算上不可区分于随机
       - AES-ECB(SHA256(FEK), block_index)的输出具有PRF性质
       - 不同block_index导致不同IV（除非SHA256碰撞）
    
    2. IV不可预测性：
       - 攻击者不知道FEK，无法预测任何块的IV
       - 即使攻击者观察到某些块的明密文对，也无法推断其他块的IV
    
    3. 语义安全：
       - 在已知一些明密文对的情况下，新块的加密仍然是语义安全的
       - CBC模式在随机IV下的安全性得到保持
    
    4. 侧信道考虑：
       - IV计算过程是确定性的，避免了随机数生成的侧信道
       - 可以使用常数时间实现，减少时序侧信道
    */
}

// 不同完整性保护方案的特性对比
enum integrity_protection_method {
    SIMPLE_MAC,             // 简单MAC
    MERKLE_TREE,           // Merkle树 (当前选择)
    AUTHENTICATED_ENCRYPTION, // 认证加密
    DIGITAL_SIGNATURE      // 数字签名
};

struct integrity_method_analysis {
    enum integrity_protection_method method;
    
    // 安全属性
    bool fine_grained_verification;     // 细粒度验证
    bool partial_update_efficiency;     // 部分更新效率
    bool tamper_evidence;              // 篡改证据
    bool replay_protection;            // 重放保护
    
    // 性能属性
    uint32_t verification_cost;        // 验证成本
    uint32_t update_cost;             // 更新成本
    uint32_t storage_overhead;        // 存储开销
    bool parallel_verification;       // 并行验证能力
};

// Merkle树的设计优势分析
static void analyze_merkle_tree_advantages()
{
    /*
    选择Merkle树的设计考量：
    
    1. 细粒度验证：
       - 可以验证单个块而不需要验证整个文件
       - 部分读取时只需要验证相关路径，大幅减少计算量
       - 支持增量验证，新增块不影响现有验证
    
    2. 更新效率：
       - 修改单个块只需要更新从叶子到根的路径（O(log n)）
       - 相比重新计算整个文件MAC的O(n)复杂度，效率大幅提升
       - 支持并发更新不相交的分支
    
    3. 存储灵活性：
       - 树形结构天然支持稀疏文件
       - 可以按需加载和验证树节点
       - 支持流式处理和懒加载
    
    4. 安全属性：
       - 提供强篡改检测能力
       - 支持原子更新通过版本管理
       - 与加密层解耦，可以独立验证完整性
    */
}

// 原子更新机制的设计分析
struct atomic_update_design {
    // 双版本机制
    struct dual_versioning {
        bool copy_on_write;            // 写时复制
        bool atomic_switch;            // 原子切换
        bool rollback_capability;      // 回滚能力
        bool crash_consistency;       // 崩溃一致性
    } versioning;
    
    // 版本计数器设计
    struct counter_design {
        bool monotonic_increment;      // 单调递增
        bool overflow_handling;        // 溢出处理
        bool replay_protection;        // 重放保护
        uint32_t counter_bits;        // 计数器位数
    } counter;
    
    // 提交标志机制
    struct commit_flag_mechanism {
        bool fine_grained_tracking;    // 细粒度跟踪
        bool partial_commit_support;   // 部分提交支持
        bool consistency_verification; // 一致性验证
        bool recovery_assistance;      // 恢复辅助
    } flags;
};

// 原子性保证的形式化分析
static void formal_atomicity_analysis()
{
    /*
    原子更新的形式化保证：
    
    1. 一致性不变量：
       - 在任何时刻，只有一个完整的版本是"已提交"状态
       - 计数器值严格单调递增
       - 提交标志与数据内容保持一致
    
    2. ACID属性：
       - 原子性：更新要么完全成功，要么完全失败
       - 一致性：更新后系统处于一致状态
       - 隔离性：并发更新不会相互干扰
       - 持久性：一旦提交，更新就是持久的
    
    3. 故障恢复：
       - 系统崩溃后可以确定有效的版本
       - 部分写入可以被检测和处理
       - 损坏的版本可以通过另一版本恢复
    
    4. 攻击抵抗：
       - 攻击者无法回滚到旧版本（单调计数器）
       - 部分篡改会被检测到（哈希不匹配）
       - 无法伪造有效的新版本（无法计算正确哈希）
    */
}

// 认证加密方案比较
struct authenticated_encryption_analysis {
    // AES-GCM特性
    struct aes_gcm_properties {
        bool aead_mode;               // 单一原语AEAD
        bool high_performance;        // 高性能（流水线友好）
        bool parallel_processing;     // 并行处理能力
        bool nonce_critical;         // IV重用灾难性
        uint32_t authentication_strength; // 认证强度
    } gcm;
    
    // AES-CBC + HMAC特性
    struct cbc_hmac_properties {
        bool encrypt_then_mac;        // 加密后MAC
        bool robust_to_iv_reuse;     // IV重用相对安全
        bool timing_attack_risk;     // 时序攻击风险
        bool implementation_complexity; // 实现复杂度
        uint32_t computational_overhead; // 计算开销
    } cbc_hmac;
};

// OP-TEE混合使用策略分析
static void analyze_hybrid_approach()
{
    /*
    OP-TEE的混合策略设计思想：
    
    1. 数据块加密使用AES-CBC：
       - 数据块大小固定，适合CBC模式
       - ESSIV确保IV唯一性，避免CBC的IV重用问题
       - 实现简单，硬件支持广泛
       - 不需要认证（由哈希树提供）
    
    2. 哈希树节点使用AES-GCM：
       - 元数据保护需要认证加密
       - GCM提供内置的完整性保护
       - 节点更新频率较低，性能要求不高
       - 避免CBC的填充预言攻击风险
    
    3. 混合方案的优势：
       - 针对不同数据类型选择最适合的保护模式
       - 在性能和安全性之间取得平衡
       - 减少整体实现复杂度
    */
}

// 密钥生命周期安全管理
struct key_lifecycle_security {
    // 生成阶段
    struct key_generation {
        bool hardware_rng;            // 硬件随机数生成
        bool entropy_estimation;      // 熵估计
        bool generation_attestation;  // 生成证明
    } generation;
    
    // 使用阶段
    struct key_usage {
        bool minimal_exposure_time;   // 最小暴露时间
        bool secure_storage;         // 安全存储
        bool access_control;         // 访问控制
        bool usage_audit;           // 使用审计
    } usage;
    
    // 销毁阶段
    struct key_destruction {
        bool explicit_zeroing;       // 显式清零
        bool multiple_overwrites;    // 多次覆写
        bool stack_cleaning;        // 栈清理
        bool register_cleaning;     // 寄存器清理
    } destruction;
};

// 安全内存清除的实现原理
static void secure_memory_clearing_analysis()
{
    /*
    memzero_explicit的设计考量：
    
    1. 编译器优化防护：
       - 普通memset可能被编译器优化掉
       - memzero_explicit确保清零操作不被省略
       - 使用memory barrier防止重排序
    
    2. 清除范围：
       - 不仅清除密钥变量本身
       - 还清除可能包含密钥副本的临时变量
       - 清除栈上的敏感数据
    
    3. 时机选择：
       - 在密钥使用完毕后立即清除
       - 在函数返回前清除栈上的敏感数据
       - 在错误处理路径中也要确保清除
    
    4. 硬件考虑：
       - CPU缓存中的密钥副本（依赖硬件安全特性）
       - 寄存器中的残留（函数调用自然清理）
       - DMA缓冲区的安全清理
    */
}

// HUK安全要求分析
struct huk_security_requirements {
    // 硬件属性
    struct hardware_properties {
        bool device_unique;          // 设备唯一性
        bool non_extractable;       // 不可提取性
        bool tamper_resistant;      // 防篡改性
        bool post_manufacturing;    // 制造后不可更改
    } hw_props;
    
    // 密码学属性
    struct cryptographic_properties {
        uint32_t entropy_bits;      // 熵位数（≥128位）
        bool uniform_distribution; // 均匀分布
        bool independence;         // 设备间独立性
        bool unpredictability;     // 不可预测性
    } crypto_props;
    
    // 实现考虑
    struct implementation_considerations {
        bool fuse_based;           // 基于熔丝
        bool puf_based;           // 基于PUF
        bool secure_boot_binding; // 安全启动绑定
        bool attestation_support; // 证明支持
    } impl_considerations;
};

// HUK实现方案的权衡分析
static void analyze_huk_implementation_tradeoffs()
{
    /*
    不同HUK实现方案的权衡：
    
    1. 熔丝(Fuse)方案：
       优点：稳定性好，读取速度快，实现简单
       缺点：需要额外硅片面积，制造成本较高，不可更新
    
    2. PUF(物理不可克隆函数)方案：
       优点：无需额外存储，制造成本低，天然防克隆
       缺点：稳定性挑战，需要错误纠正，温度敏感
    
    3. 混合方案：
       优点：结合两者优势，提供备份机制
       缺点：复杂度增加，成本较高
    
    OP-TEE的HUK抽象层设计：
    - 提供统一的API接口，隐藏具体实现
    - 支持多种硬件平台的HUK实现
    - 包含错误检测和恢复机制
    - 确保密钥派生的确定性和安全性
    */
}

// 前向安全性设计分析
struct forward_secrecy_design {
    // 密钥轮换层次
    struct key_rotation_levels {
        bool huk_rotation;          // HUK轮换（硬件更新）
        bool ssk_rotation;          // SSK轮换（系统更新）
        bool tsk_rotation;          // TSK轮换（TA更新）
        bool fek_rotation;          // FEK轮换（文件重加密）
    } rotation_levels;
    
    // 轮换触发条件
    struct rotation_triggers {
        bool periodic_rotation;     // 定期轮换
        bool compromise_detection;  // 泄露检测
        bool usage_threshold;       // 使用阈值
        bool external_command;      // 外部命令
    } triggers;
    
    // 轮换过程安全
    struct rotation_security {
        bool atomic_rotation;       // 原子轮换
        bool old_key_destruction;   // 旧密钥销毁
        bool forward_secrecy;      // 前向安全性
        bool backward_compatibility; // 向后兼容性
    } security;
};

// 密钥轮换的实现挑战
static void analyze_key_rotation_challenges()
{
    /*
    密钥轮换的设计挑战和解决方案：
    
    1. 性能挑战：
       问题：大文件重加密成本高
       解决：支持增量轮换，按需重加密
    
    2. 可用性挑战：
       问题：轮换期间服务可能不可用
       解决：支持热轮换，双版本管理
    
    3. 一致性挑战：
       问题：多个组件需要同步轮换
       解决：分层轮换，逐级传播
    
    4. 恢复挑战：
       问题：轮换失败后的状态恢复
       解决：事务性轮换，回滚机制
    
    当前OP-TEE的轮换支持：
    - FEK级别：重写文件时自动轮换
    - TSK级别：TA重新安装时轮换
    - SSK级别：系统更新时轮换（需平台支持）
    - HUK级别：硬件更新时轮换（极少发生）
    */
}