סקירה כללית על תוכנת אתחול

תוכנת אתחול היא תמונה בבעלות הספק שאחראית להעלאת הליבה (kernel) במכשיר. מנהל האתחול שומר על מצב המכשיר והוא אחראי להפעלה הראשונית של סביבת המחשוב המאובטחת (TEE) ולקישור של Root of Trust שלו. מנהל האתחול גם מאמת את תקינות המחיצות boot ו-recovery לפני שהוא מעביר את הביצוע לליבת המעבד.

דוגמה לתהליך של תוכנת אתחול

דוגמה לתהליך של מנהל האתחול:

1. טעינת זיכרון והפעלה שלו.

2. מאמתים את המכשיר לפי תהליך האימות של הפעלה מאומתת.

3. עליכם לוודא את מחיצות האתחול, כולל boot, dtbo, init_boot ו-recovery, בהתאם לתהליך ההפעלה המאומת. כחלק מהשלב הזה, בודקים את גרסת כותרת התמונה האתחול ומנתחים את הכותרת בהתאם.

4. אם נעשה שימוש בעדכוני A/B, צריך לקבוע את החריץ הנוכחי להפעלה.

5. קובעים אם צריך להפעיל את מצב השחזור. למידע נוסף, ראו תמיכה בעדכוני OTA.

6. טעינה של קובצי אימג' לאתחול, כמו boot.img,‏ vendor_boot.img,‏ init_boot.img וקובצי אימג' קנייניים אחרים של ספקים. קובצי האימג' לטעינה מכילים את קובצי האימג' של הליבה ושל ה-ramdisk.

   1. טוענים את הליבה לזיכרון כקובץ בינארי דחוס שניתן להרצה עצמית. הליבה מתבטלת דחיסה ומתחילה להפעיל בזיכרון.

   2. טוענים את הדיסקים הווירטואליים מסוג RAMdisk ואת הקטע bootconfig לזיכרון כדי ליצור את initramfs.

תכונות נוספות שקשורות למחולל האתחול

בהמשך מופיעה רשימה של תכונות נוספות שקשורות לתוכנת האתחול שאפשר להטמיע:

• שכבת-על של פירוט מבנה המכשיר (DTO). שכבת-על של עץ המכשיר מאפשרת לתוכנת האתחול לתמוך בתצורות חומרה שונות. קובץ ה-DTO עובר הידור ל-device tree blob‏ (DTB) שמשמש את מנהל האתחול.

• רנדומיזציה של כתובות וירטואליות של קובץ אימג' של ליבה מנהל האתחול תומך ביצירת כתובת וירטואלית אקראית שבה נטען קובץ האימג' של הליבה. כדי לגרום לכתובת להיות אקראית, מגדירים את RANDOMIZE_BASE כ-true בתצורת הליבה. כדי לספק את האנטרופיה, מנהל האתחול צריך להעביר ערך u64 אקראי בצומת /chosen/kaslr-seed של עץ המכשיר.

• הפעלה מאומתת Verified Boot מאפשר למחולל האתחול לוודא שכל הקוד שמופעל מגיע ממקור מהימן.

• הגדרות אתחול Boot config זמין ב-Android מגרסה 12 ואילך, והוא מנגנון להעברת פרטי התצורה מה-build ומ-bootloader למערכת ההפעלה. לפני Android 12, נעשה שימוש בפרמטרים של שורת הפקודה של הליבה עם הקידומת androidboot.

• עדכונים אוויריים (OTA). מכשירי Android בשטח יכולים לקבל ולהתקין עדכוני OTA למערכת, לתוכנות האפליקציות ולכללים של אזור הזמן. לתכונה הזו יש השלכות על הטמעת תוכנת האתחול. למידע כללי על OTA, ראו עדכוני OTA. פרטים על הטמעת OTA ספציפית לאתחול מפורטים במאמר תמיכה בעדכוני OTA.

• קישור הגרסה. קישור גרסאות מקשר בין מפתחות האבטחה לבין מערכת ההפעלה ורמת התיקון. קישור הגרסאות מבטיח שמתקפה שמגלה נקודת חולשה בגרסה ישנה של המערכת או של תוכנת ה-TEE לא תוכל להחזיר מכשיר לגרסה הפגיעה ולהשתמש במפתחות שנוצרו בגרסה החדשה יותר. תוכנת האתחול צריכה לספק מידע מסוים כדי לתמוך בקישור גרסאות. מידע נוסף זמין במאמר פרטי גרסה במאפייני AVB.

שורת הפקודה בליבה (Kernel)

שרשור שורת הפקודה של הליבה מהמיקומים הבאים:

• שורת הפקודה של תוכנת האתחול: קבוצה של פרמטרים סטטיים ודינמיים שמוגדרים על ידי תוכנת האתחול

• פירוט מבנה המכשיר: מהצומת chosen/bootargs

• defconfig: מ-CONFIG_CMDLINE

• boot.img: משורת הפקודה (למידע על ערכי הזחה וגודלים, אפשר לעיין במאמר system/core/mkbootimg/bootimg.h

החל מ-Android 12, לפרמטרים androidboot.* שצריך להעביר למרחב המשתמש של Android, אפשר להשתמש ב-bootconfig במקום בשורת הפקודה של הליבה.