(Для начала хочу просто разобраться)

Возьмём смартфоны под управлением iOS или Android. Система *nix-подобная. Пользователи работают с ПО, которое в свою очередь работает в песочнице. С софтом и системой мне понятно как реализована защита.

С аппаратной точки зрения - нет. Сразу провожу аналогию с отладочными платами. Прошивка linux в NAND. При желании, я могу считать содержимое файловой системы "подключив" NAND к системе и загрузившись из др источника. В смартфонах так же?

Или там специальный NAND? Или разделы шифрованные? Но загрузчик-то изначальный доступен? Он расшифровывает раздел, то тогда алгоритм б/м понятен должен быть. Понятно, что таким путём не идут при рутовании смартфонов, т.к. его не повторит обычный пользователь.

Или еще как-то сложнее построена защита прошивки от доступа к файловой системе?

Цитата

Сразу провожу аналогию с отладочными платами.

Я не понял аналогии смартфонов и отладочных плат - от кого и для чего защищать прошивку при отладке ?

Цитата

Но загрузчик-то изначальный доступен?

C чего он вам доступен ? По-гуглите по словам secure boot, можно даже далеко не ходить :)
http://www.starterkit.ru/html/index.php?name=forum&op=view&id=19072
http://cache.freescale.com/files/32bit/doc/app_note/AN4581.pdf