Fingerabdruck-HIDL

Auf Geräten mit einem Fingerabdrucksensor können Nutzer einen oder mehrere Fingerabdrücke registrieren und damit das Gerät entsperren und andere Aufgaben ausführen. Android verwendet die Fingerprint Hardware Interface Definition Language (HIDL), um eine Verbindung zu einer anbieterspezifischen Bibliothek und Fingerabdruckhardware (z. B. einem Fingerabdrucksensor) herzustellen.

Um das Fingerprint-HIDL zu implementieren, müssen Sie IBiometricsFingerprint.hal in einer anbieterspezifischen Bibliothek implementieren.

Fingerabdruckvergleich

Der Fingerabdrucksensor eines Geräts ist in der Regel im Leerlauf. Als Reaktion auf einen Aufruf von authenticate oder enroll wartet der Fingerabdrucksensor jedoch auf eine Berührung. Das Display wird möglicherweise auch aktiviert, wenn ein Nutzer den Fingerabdrucksensor berührt. Der allgemeine Ablauf des Fingerabdruckabgleichs umfasst die folgenden Schritte:

1. Der Nutzer legt einen Finger auf den Fingerabdrucksensor.
2. Die anbieterspezifische Bibliothek bestimmt, ob es eine Fingerabdruckübereinstimmung in der aktuellen Gruppe der registrierten Fingerabdruckvorlagen gibt.
3. Passende Ergebnisse werden an FingerprintService übergeben.

Bei diesem Ablauf wird davon ausgegangen, dass auf dem Gerät bereits ein Fingerabdruck registriert wurde, d. h., dass in der anbieterspezifischen Bibliothek eine Vorlage für den Fingerabdruck registriert wurde. Weitere Informationen finden Sie unter Authentifizierung.

Architektur

Die Fingerprint HAL interagiert mit den folgenden Komponenten.

• BiometricManager interagiert direkt mit einer App in einem App-Prozess. Jede App hat eine Instanz von IBiometricsFingerprint.hal.
• FingerprintService wird im Systemprozess ausgeführt, der die Kommunikation mit dem Fingerabdruck-HAL übernimmt.
• Das Fingerprint-HAL ist eine C/C++-Implementierung der IBiometricsFingerprint-HIDL-Schnittstelle. Sie enthält die anbieterspezifische Bibliothek, die mit der gerätespezifischen Hardware kommuniziert.
• Die Komponenten Keystore API und KeyMint (früher Keymaster) bieten hardwarebasierte Kryptografie für die sichere Speicherung von Schlüsseln in einer sicheren Umgebung wie der Trusted Execution Environment (TEE).

Eine anbieterspezifische HAL-Implementierung muss das von einem TEE erforderliche Kommunikationsprotokoll verwenden. Rohbilder und verarbeitete Fingerabdruckmerkmale dürfen nicht in nicht vertrauenswürdigen Speicher übergeben werden. Alle biometrischen Daten müssen in der sicheren Hardware wie dem TEE gespeichert werden. Das Rooting darf keine Auswirkungen auf biometrische Daten haben.

FingerprintService und fingerprintd rufen über die Fingerprint-HAL die anbieterspezifische Bibliothek auf, um Fingerabdrücke zu registrieren und andere Vorgänge auszuführen.

Implementierungsrichtlinien

Die folgenden Richtlinien für das Fingerprint HAL sollen sicherstellen, dass Fingerabdruckdaten nicht weitergegeben und entfernt werden, wenn ein Nutzer von einem Gerät entfernt wird:

• Auf Fingerabdruck-Rohdaten oder Derivate (z. B. Vorlagen) darf niemals außerhalb des Sensortreibers oder der TEE zugegriffen werden. Wenn die Hardware eine TEE unterstützt, muss der Hardwarezugriff auf die TEE beschränkt und durch eine SELinux-Richtlinie geschützt sein. Der SPI-Kanal (Serial Peripheral Interface) darf nur für das TEE zugänglich sein und für alle Geräte muss eine explizite SELinux-Richtlinie vorhanden sein.
• Die Erfassung, Registrierung und Erkennung von Fingerabdrücken muss innerhalb der TEE erfolgen.
• Im Dateisystem darf nur die verschlüsselte Version der Fingerabdruckdaten abgespeichert werden, auch wenn das Dateisystem selbst verschlüsselt ist.
• Fingerabdruckvorlagen müssen mit einem privaten, gerätespezifischen Schlüssel signiert werden. Für den Advanced Encryption Standard (AES) muss eine Vorlage mindestens mit dem absoluten Dateisystempfad, der Gruppe und der Finger-ID signiert werden, sodass Vorlagendateien auf einem anderen Gerät oder für andere Personen als den Nutzer, der sie auf demselben Gerät registriert hat, nicht verwendet werden können. So ist es beispielsweise nicht möglich, die Fingerabdruckdaten eines anderen Nutzers desselben Geräts oder von einem anderen Gerät zu kopieren.
• Bei Implementierungen muss entweder der vom setActiveGroup()-Befehl bereitgestellte Dateisystempfad verwendet werden oder es muss eine Möglichkeit geben, alle Vorlagendaten des Nutzers zu löschen, wenn der Nutzer entfernt wird. Es wird dringend empfohlen, Fingerabdruckvorlagendateien verschlüsselt im angegebenen Pfad zu speichern. Wenn dies aufgrund der TEE-Speicheranforderungen nicht möglich ist, muss der Implementierer Hooks hinzufügen, um das Entfernen der Daten zu gewährleisten, wenn der Nutzer entfernt wird.

Fingerabdruckmethoden

Die Fingerprint-HIDL-Schnittstelle enthält die folgenden wichtigen Methoden in IBiometricsFingerprint.hal.

Method	Beschreibung
enroll()	Schaltet die HAL-Zustandsmaschine um, um das Erfassen und Speichern einer Fingerabdruckvorlage zu starten. Nach Abschluss der Registrierung oder nach einer Zeitüberschreitung kehrt der HAL-Zustandsautomat in den Leerlaufzustand zurück.
preEnroll()	Generiert ein eindeutiges Token, um den Beginn einer Fingerabdruckregistrierung anzugeben. Stellt der enroll-Funktion ein Token zur Verfügung, um sicherzustellen, dass zuvor eine Authentifizierung erfolgt ist, z. B. mit einem Passwort. Um Manipulationen zu verhindern, wird das Token nach der Bestätigung der Geräteanmeldedaten umschlossen. Das Token muss bei der Registrierung geprüft werden, um sicherzustellen, dass es noch gültig ist.
getAuthenticatorId()	Gibt ein Token zurück, das mit dem aktuellen Fingerabdrucksatz verknüpft ist.
cancel()	Bricht ausstehende Registrierungs- oder Authentifizierungsvorgänge ab. Die HAL-Zustandsmaschine wird in den Leerlaufzustand zurückgesetzt.
enumerate()	Synchroner Aufruf zum Auflisten aller bekannten Fingerabdruckvorlagen.
remove()	Löscht eine Fingerabdruckvorlage.
setActiveGroup()	Beschränkt einen HAL-Vorgang auf eine Reihe von Fingerabdrücken, die zu einer bestimmten Gruppe gehören, die durch eine Gruppen-ID (GID) identifiziert wird.
authenticate()	Authentifiziert einen fingerabdruckbezogenen Vorgang (identifiziert durch eine Vorgangs-ID).
setNotify()	Registriert eine Nutzerfunktion, die Benachrichtigungen vom HAL empfängt. Wenn sich die HAL-Zustandsmaschine in einem „busy“-Zustand befindet, wird die Funktion blockiert, bis die HAL den „busy“-Zustand verlässt.
postEnroll()	Schließt den Registrierungsvorgang ab und macht die generierte preEnroll()-Challenge ungültig. Diese Funktion muss am Ende einer Registrierungssitzung mit mehreren Fingern aufgerufen werden, um anzugeben, dass keine weiteren Finger hinzugefügt werden dürfen.

Weitere Informationen dazu finden Sie in den Kommentaren in IBiometricsFingerprint.hal.