Tiếp tục khi khởi động lại

Trong Android 11, các bản cập nhật OTA có thể được áp dụng bằng cơ chế cập nhật A/B hoặc cập nhật A/B ảo , kết hợp với các phương thức lớp RecoverySystem . Sau khi thiết bị khởi động lại để áp dụng bản cập nhật OTA, Tiếp tục khi khởi động lại (RoR) sẽ mở khóa bộ lưu trữ Mã hóa thông tin xác thực (CE) của thiết bị.

Mặc dù các đối tác có thể ghép nối quy trình này với tính năng hệ thống OTA áp dụng các bản cập nhật khi thiết bị dự kiến ​​không hoạt động trong Android 11, nhưng trong Android 12, các đối tác không cần thêm tính năng hệ thống OTA. Quy trình RoR mang lại sự bảo mật và tiện lợi hơn cho người dùng vì các bản cập nhật có thể được thực hiện trong thời gian thiết bị không hoạt động, trong khi các chức năng cập nhật dựa trên máy chủ và đa máy khách của Android 12 cùng nhau cung cấp bảo mật loại cấp phần cứng cho thiết bị.

Mặc dù bạn phải cấp quyền cho thiết bị cho tính năng android.hardware.reboot_escrow để hỗ trợ RoR trong Android 11, nhưng bạn không cần thực hiện việc này để bật RoR dựa trên máy chủ trong Android 12 trở lên vì chúng không sử dụng HAL.

Lý lịch

Bắt đầu với Android 7, Android đã hỗ trợ Direct Boot , cho phép các ứng dụng trên thiết bị khởi động trước khi người dùng mở khóa bộ lưu trữ CE. Việc triển khai hỗ trợ Khởi động trực tiếp đã mang lại cho Người dùng trải nghiệm tốt hơn trước khi cần nhập Hệ số kiến ​​thức màn hình khóa (LSKF) sau khi khởi động.

RoR cho phép mở khóa bộ lưu trữ CE của tất cả các ứng dụng trên thiết bị, bao gồm cả những ứng dụng không hỗ trợ Khởi động trực tiếp, khi quá trình khởi động lại được bắt đầu sau bản cập nhật OTA. Tính năng này cho phép người dùng nhận thông báo từ tất cả các ứng dụng đã cài đặt của họ sau khi khởi động lại.

Mô hình mối đe dọa

Việc triển khai RoR phải đảm bảo rằng khi thiết bị rơi vào tay kẻ tấn công, kẻ tấn công sẽ vô cùng khó khăn trong việc khôi phục dữ liệu được mã hóa CE của người dùng, ngay cả khi thiết bị được bật nguồn, bộ lưu trữ CE được mở khóa và thiết bị được mở khóa bằng cách người dùng sau khi nhận được bản cập nhật OTA. Khả năng chống tấn công nội bộ phải có hiệu quả ngay cả khi kẻ tấn công giành được quyền truy cập vào các khóa ký mã hóa được phát sóng.

Cụ thể, kẻ tấn công có thiết bị này không được phép đọc bộ lưu trữ CE và có những khả năng cũng như hạn chế sau:

Khả năng

  • Có thể sử dụng key ký của bất kỳ nhà cung cấp, công ty nào để ký các tin nhắn tùy ý.
  • Có thể khiến thiết bị nhận được bản cập nhật OTA.
  • Có thể sửa đổi hoạt động của bất kỳ phần cứng nào (chẳng hạn như bộ xử lý ứng dụng hoặc bộ nhớ flash) - ngoại trừ được nêu chi tiết trong các Hạn chế bên dưới. (Tuy nhiên, việc sửa đổi như vậy bao gồm cả độ trễ ít nhất một giờ và chu kỳ nguồn sẽ phá hủy nội dung RAM.)

Hạn chế

  • Không thể sửa đổi hoạt động của phần cứng chống giả mạo (ví dụ: Titan M).
  • Không thể đọc RAM của thiết bị trực tiếp.
  • Không thể đoán thông tin xác thực của người dùng (mã PIN, mẫu, mật khẩu) hoặc khiến chúng được nhập vào.

Giải pháp

Hệ thống cập nhật Android 12 RoR cung cấp khả năng bảo mật chống lại những kẻ tấn công rất tinh vi và làm như vậy trong khi mật khẩu và mã PIN trên thiết bị vẫn ở trên thiết bị—chúng không bao giờ được gửi đến hoặc lưu trữ trên máy chủ của Google. Đây là tổng quan về quy trình đảm bảo các mức bảo mật được cung cấp tương tự như hệ thống RoR cấp thiết bị, dựa trên phần cứng:

  • Android áp dụng các biện pháp bảo vệ bằng mật mã cho dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị.
  • Tất cả dữ liệu được bảo vệ bằng các khóa được lưu trữ trong môi trường thực thi đáng tin cậy (TEE).
  • TEE chỉ giải phóng các khóa nếu hệ điều hành đang chạy vượt qua xác thực mật mã ( khởi động đã xác minh ).
  • Dịch vụ RoR chạy trên các máy chủ của Google bảo mật dữ liệu CE bằng cách lưu trữ một bí mật chỉ có thể truy xuất được trong một khoảng thời gian giới hạn . Tính năng này hoạt động trên toàn hệ sinh thái Android.
  • Khóa mật mã, được bảo vệ bằng mã PIN của người dùng, được sử dụng để mở khóa thiết bị và giải mã bộ lưu trữ CE.
    • Khi lên lịch khởi động lại qua đêm, Android sẽ nhắc người dùng nhập mã PIN của họ, sau đó tính toán mật khẩu tổng hợp (SP).
    • Sau đó, nó mã hóa SP hai lần: một lần bằng khóa K_s được lưu trong RAM và một lần nữa bằng khóa K_k được lưu trong TEE.
    • SP được mã hóa kép được lưu trữ trên đĩa và SP sẽ bị xóa khỏi RAM. Cả hai khóa đều được tạo mới và chỉ được sử dụng cho một lần khởi động lại .
  • Khi đến lúc khởi động lại, Android giao K_s cho máy chủ. Biên nhận có K_k được mã hóa trước khi được lưu trên đĩa.
  • Sau khi khởi động lại, Android sử dụng K_k để giải mã biên nhận, sau đó gửi đến máy chủ để lấy K_s .
    • K_kK_s được sử dụng để giải mã SP được lưu trên đĩa.
    • Android sử dụng SP để mở khóa bộ lưu trữ CE và cho phép khởi động ứng dụng bình thường.
    • K_kK_s bị loại bỏ.

Các bản cập nhật giúp bảo mật điện thoại của bạn có thể diễn ra vào thời điểm thuận tiện cho bạn: khi bạn ngủ.

phát lại SIM-PIN

Trong một số điều kiện nhất định, mã PIN của thẻ SIM sẽ được xác minh từ bộ đệm, quá trình này được gọi là phát lại SIM-PIN.

Thẻ SIM có mã PIN được bật cũng phải trải qua quá trình xác minh mã PIN liền mạch (phát lại SIM-PIN) sau khi khởi động lại mà không cần giám sát để khôi phục kết nối di động (cần thiết cho các cuộc gọi điện thoại, tin nhắn SMS và dịch vụ dữ liệu). Mã PIN của SIM và thông tin thẻ SIM phù hợp (ICCID và số khe cắm SIM) được lưu trữ an toàn cùng nhau. Mã PIN đã lưu trữ chỉ có thể được truy xuất và sử dụng để xác minh sau khi khởi động lại thành công mà không cần giám sát. Nếu thiết bị được bảo mật, mã PIN của SIM sẽ được lưu trữ cùng với các khóa được LSKF bảo vệ. Nếu SIM đã bật mã PIN, thì việc tương tác với máy chủ RoR sẽ yêu cầu kết nối WiFi để cập nhật OTA và RoR dựa trên máy chủ, đảm bảo chức năng cơ bản (có kết nối di động) sau khi khởi động lại.

Mã PIN của SIM được mã hóa lại và lưu trữ mỗi khi người dùng kích hoạt, xác minh hoặc sửa đổi thành công. Mã PIN của SIM sẽ bị hủy nếu xảy ra một trong các trường hợp sau:

  • SIM bị tháo hoặc đặt lại.
  • Người dùng vô hiệu hóa mã PIN.
  • Đã xảy ra quá trình khởi động lại không do RoR khởi động.

Bạn chỉ có thể sử dụng mã PIN của SIM đã lưu trữ một lần sau khi khởi động lại do RoR khởi động và chỉ trong khoảng thời gian rất ngắn (20 giây) – nếu thông tin chi tiết về thẻ SIM khớp nhau. Mã PIN của SIM được lưu trữ không bao giờ rời khỏi ứng dụng TelephonyManager và các mô-đun bên ngoài không thể truy xuất mã PIN này.

Hướng dẫn thực hiện

Trong Android 12, các chức năng RoR dựa trên nhiều máy khách và máy chủ mang lại mức độ tải nhẹ hơn cho các đối tác khi họ đẩy các bản cập nhật OTA. Các cập nhật cần thiết có thể diễn ra trong thời gian ngừng hoạt động thuận tiện của thiết bị, chẳng hạn như trong giờ ngủ được chỉ định.

Để đảm bảo rằng các bản cập nhật OTA trong khoảng thời gian như vậy không làm gián đoạn người dùng, hãy sử dụng chế độ tối để giảm thiểu lượng ánh sáng phát ra. Để làm như vậy, hãy yêu cầu bộ nạp khởi động thiết bị tìm kiếm lý do chuỗi unattended . Nếu unattendedtrue , hãy đặt thiết bị ở chế độ tối. Lưu ý rằng trách nhiệm của mỗi OEM là giảm thiểu phát thải âm thanh và ánh sáng.

Nếu đang nâng cấp lên Android 12 hoặc ra mắt thiết bị Android 12, thì bạn không cần phải làm gì để triển khai chức năng RoR mới.

Có một lệnh gọi mới trong luồng nhiều khách hàng, isPreparedForUnattendedUpdate , được hiển thị bên dưới:

@RequiresPermission(anyOf = {android.Manifest.permission.RECOVERY,
            android.Manifest.permission.REBOOT})
public static boolean isPreparedForUnattendedUpdate(@NonNull Context context)

Bạn không cần phải triển khai điều này vì HAL không còn được dùng nữa kể từ Android 12.

Trình quản lý điện thoại

Ứng dụng khách OTA gọi API hệ thống TelephonyManager khi Android 12 sắp khởi động lại. API này di chuyển tất cả các mã PIN được lưu trong bộ nhớ đệm từ trạng thái AVAILABLE sang trạng thái REBOOT_READY . API hệ thống TelephonyManager được bảo vệ bằng quyền REBOOT Manifest hiện có.

 /**
    * The unattended reboot was prepared successfully.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   public static final int PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_SUCCESS = 0;

   /**
    * The unattended reboot was prepared, but the user will need to manually
    * enter the PIN code of at least one SIM card present in the device.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   public static final int PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_PIN_REQUIRED = 1;

   /**
    * The unattended reboot was not prepared due to generic error.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   public static final int PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_ERROR = 2;

   /** @hide */
   @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
   @IntDef(prefix = {"PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_"},
           value = {
                   PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_SUCCESS,
                   PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_PIN_REQUIRED,
                   PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_ERROR
           })
   public @interface PrepareUnattendedRebootResult {}

   /**
    * Prepare TelephonyManager for an unattended reboot. The reboot is
    * required to be done shortly after the API is invoked.
    *
    * Requires system privileges.
    *
    * <p>Requires Permission:
    *   {@link android.Manifest.permission#REBOOT}
    *
    * @return {@link #PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_SUCCESS} in case of success.
    * {@link #PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_PIN_REQUIRED} if the device contains
    * at least one SIM card for which the user needs to manually enter the PIN
    * code after the reboot. {@link #PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_ERROR} in case
    * of error.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   @RequiresPermission(android.Manifest.permission.REBOOT)
   @PrepareUnattendedRebootResult
   public int prepareForUnattendedReboot()

API hệ thống TelephonyManager được các APK đặc quyền sử dụng.

Kiểm tra

Để kiểm tra API mới, hãy thực hiện lệnh này:

    adb shell cmd phone unattended-reboot

Lệnh này chỉ hoạt động khi shell đang chạy bằng root ( adb root ).

Chỉ Android 11

Phần còn lại của trang này áp dụng cho Android 11.

Tính đến tháng 7 năm 2020, việc triển khai RoR HAL được chia thành hai loại:

  1. Nếu phần cứng SoC hỗ trợ tính bền vững của RAM trong các lần khởi động lại, thì các OEM có thể sử dụng cách triển khai mặc định trong AOSP ( Ký quỹ RAM mặc định ).
  2. Nếu phần cứng hoặc SoC của thiết bị hỗ trợ một vùng phần cứng an toàn (bộ đồng xử lý bảo mật riêng biệt có RAM và ROM riêng), thì nó phải thực hiện thêm những điều sau:
    • Có thể phát hiện khởi động lại CPU chính.
    • Có nguồn hẹn giờ phần cứng vẫn tồn tại trong suốt quá trình khởi động lại. Nghĩa là, khu vực này phải có khả năng phát hiện quá trình khởi động lại và hết hạn bộ hẹn giờ đã đặt trước khi khởi động lại.
    • Hỗ trợ lưu trữ khóa ký quỹ trong RAM/ROM kèm theo để không thể khôi phục được bằng các cuộc tấn công ngoại tuyến. Nó phải lưu trữ khóa RoR theo cách khiến người trong cuộc hoặc kẻ tấn công không thể khôi phục được.

Ký quỹ RAM mặc định

AOSP đã triển khai RoR HAL bằng cách sử dụng tính bền bỉ của RAM. Để tính năng này hoạt động, OEM phải đảm bảo rằng SoC của họ hỗ trợ khả năng duy trì RAM trong suốt quá trình khởi động lại. Một số SoC không thể duy trì nội dung RAM trong quá trình khởi động lại, vì vậy các OEM nên tham khảo ý kiến ​​các đối tác SoC của mình trước khi bật HAL mặc định này. Tài liệu tham khảo kinh điển cho điều này trong phần sau.

Luồng cập nhật OTA sử dụng RoR

Ứng dụng khách OTA trên điện thoại phải có các quyền Manifest.permission.REBOOTManifest.permission.RECOVERY để gọi các phương thức cần thiết nhằm triển khai RoR. Với điều kiện tiên quyết đó, quy trình cập nhật sẽ tuân theo các bước sau:

  1. Ứng dụng khách OTA tải xuống bản cập nhật.
  2. Ứng dụng khách OTA gọi tới RecoverySystem#prepareForUnattendedUpdate để kích hoạt người dùng được nhắc nhập mã PIN, hình mở khóa hoặc mật khẩu trên màn hình khóa trong lần mở khóa tiếp theo.
  3. Người dùng mở khóa thiết bị ở màn hình khóa và thiết bị đã sẵn sàng áp dụng bản cập nhật.
  4. Ứng dụng khách OTA gọi tới RecoverySystem#rebootAndApply , ngay lập tức kích hoạt khởi động lại.

Khi kết thúc quy trình này, thiết bị sẽ khởi động lại và cơ chế RoR sẽ mở khóa bộ lưu trữ được mã hóa thông tin xác thực (CE). Đối với các ứng dụng, thao tác này xuất hiện dưới dạng mở khóa thông thường của người dùng nên chúng nhận được tất cả các tín hiệu, chẳng hạn như ACTION_LOCKED_BOOT_COMPLETEDACTION_BOOT_COMPLETED mà chúng thường thực hiện.

Sửa đổi cấu hình sản phẩm

Một sản phẩm được đánh dấu là hỗ trợ tính năng RoR trong Android 11 phải bao gồm việc triển khai RebootEscrow HAL và bao gồm tệp XML đánh dấu tính năng. Việc triển khai mặc định hoạt động tốt trên các thiết bị sử dụng khởi động lại ấm (khi nguồn DRAM vẫn bật trong khi khởi động lại).

Khởi động lại điểm đánh dấu tính năng ký quỹ

Điểm đánh dấu tính năng cũng phải có mặt:

PRODUCT_COPY_FILES += \
    frameworks/native/data/etc/android.hardware.reboot_escrow.xml:$(TARGET_COPY_OUT_VENDOR)/etc/permissions/android.hardware.reboot_escrow.xml

Triển khai HAL ký quỹ khởi động lại mặc định

Để sử dụng cách triển khai mặc định, bạn phải dự trữ 65536 (0x10000) byte. Không bao giờ ghi các byte này vào bộ lưu trữ cố định để đảm bảo rằng các thuộc tính bảo mật vẫn tồn tại.

Thay đổi cây thiết bị nhân Linux

Trong cây thiết bị của nhân Linux, bạn phải dành bộ nhớ cho vùng pmem . Ví dụ sau cho thấy 0x50000000 được bảo lưu:

  reserved-memory {
    my_reservation@0x50000000 {
      no-map;
      reg = <0x50000000 0x10000>;
    }
  }

  reboot_escrow@0 {
    compatible = "pmem-region";
    reg = <0x50000000 0x10000>;
  };

Xác minh rằng bạn có thiết bị mới trong thư mục khối có tên như /dev/block/pmem0 (chẳng hạn như pmem1 hoặc pmem2 ).

Thay đổi của Device.mk

Giả sử rằng thiết bị mới của bạn ở bước trước được đặt tên pmem0 , bạn phải đảm bảo các mục mới sau được thêm vào vendor/<oem>/<product>/device.mk :

# Resume on Reboot support
PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += \
    ro.rebootescrow.device=/dev/block/pmem0
PRODUCT_PACKAGES += \
    android.hardware.rebootescrow-service.default
Quy tắc SELinux

Thêm các mục mới này vào file_contexts của thiết bị:

/dev/block/pmem0  u:object_r:rebootescrow_device:s0
/vendor/bin/hw/android\.hardware\.rebootescrow-service\.default  u:object_r:hal_rebootescrow_default_exec:s0