Encriptación de disco completo

La encriptación total del disco es el proceso de codificar todos los datos del usuario en un dispositivo Android con una clave encriptada. Una vez que el dispositivo se encripta, todos los datos creados por el usuario se encriptado automáticamente antes de confirmarlo en el disco, y todas las lecturas desencriptarlos automáticamente antes de devolverlos al proceso de llamada.

La encriptación de disco completo se introdujo en Android 4.4, pero Android 5.0 presentó estas funciones nuevas:

• Se creó una encriptación rápida, que solo encripta los bloques usados en la partición de datos para evitar que el primer inicio tarde mucho tiempo. Por el momento, solo los sistemas de archivos ext4 y f2fs admiten la encriptación rápida.
• Se agregó el forceencrypt fstab para encriptar en el primer inicio.
• Se agregó compatibilidad con patrones y encriptación sin contraseña.
• Se agregó almacenamiento con copia de seguridad en hardware de la clave de encriptación mediante Trusted La capacidad de firma del entorno de ejecución (TEE) (por ejemplo, en una zona de confianza). Consulta Almacena la clave encriptada para obtener más información. más detalles.

Precaución: Los dispositivos que se actualizaron a Android 5.0 y luego se encriptaron pueden volver a un estado sin encriptar mediante el restablecimiento de la configuración de fábrica. Nuevo Android 5.0 los dispositivos encriptados en el primer inicio no pueden devolverse a un estado desencriptado.

Cómo funciona la encriptación de disco completo de Android

La encriptación de disco completo de Android se basa en dm-crypt, que es un kernel. que funciona en la capa del dispositivo de almacenamiento en bloques. Debido a esto, la encriptación funciona con Embedded MultiMediaCard (eMMC) y dispositivos flash similares que se presentan al kernel como dispositivos de bloques. La encriptación no es posible con YAFFS, que se comunica directamente con un Chip de flash NAND.

El algoritmo de encriptación es el Estándar de encriptación avanzada (AES) de 128 bits con encadenamiento de bloques de cifrado (CBC) y ESSIV:SHA256. La clave maestra se encripta con AES de 128 bits a través de llamadas a la biblioteca de OpenSSL. Debes usar 128 bits o más para la clave (256 es opcional).

Nota: Los OEM pueden usar 128 bits o más para encriptar la clave maestra.

En la versión de Android 5.0, hay cuatro tipos de estados de encriptación:

• default
• PIN
• contraseña
• patrón

En el primer inicio, el dispositivo crea una clave maestra de 128 bits generada de forma aleatoria. y genera un hash con una contraseña predeterminada y la sal almacenada. La contraseña predeterminada es "default_password". Sin embargo, el hash resultante también se firma a través de un TEE (como TrustZone), que usa un hash de la firma para encriptar la clave maestra.

Puedes encontrar la contraseña predeterminada definida en el archivo cryptfs.cpp del proyecto de código abierto de Android.

Cuando el usuario establece el PIN o la contraseña en el dispositivo, solo se vuelve a encriptar y almacenar la clave de 128 bits. (es decir, los cambios de PIN, contraseña o patrón del usuario NO provocan la nueva encriptación de los datos del usuario). Ten en cuenta que el dispositivo administrado puede estar sujeto a restricciones de PIN, patrón o contraseña.

init y vold administran la encriptación. init llama a vold y vold establece propiedades para activar. eventos en init. Otras partes del sistema también analizan las propiedades para realizar tareas como informar el estado, solicitar una contraseña o solicitar el restablecimiento de la configuración de fábrica en caso de un error irrecuperable. Para invocar funciones de encriptación en vold, el sistema usa la herramienta de línea de comandos Comandos cryptfs de vdc: checkpw, restart, enablecrypto y changepw cryptocomplete, verifypw, setfield, getfield, mountdefaultencrypted, getpwtype getpw y clearpw.

Para encriptar, desencriptar o limpiar /data, /data no debe estar montado. Sin embargo, para mostrar cualquier interfaz de usuario (IU), se debe iniciar el framework, que requiere que se ejecute /data. Para resolver este problema, se monta un sistema de archivos temporal en /data. Permite que Android solicite contraseñas, muestre el progreso o sugiera datos limpiar según sea necesario. No impone la limitación de que, para pasar del sistema de archivos temporal al verdadero sistema de archivos /data, el sistema debe detener todos los procesos con archivos abiertos en el sistema de archivos temporal y reiniciarlos procesos en el sistema de archivos /data real. Para ello, todos los servicios deben estar en uno de los tres grupos: core, main y late_start.

• core: Nunca se debe cerrar después de iniciarse.
• main: Cierra y, luego, reinicia después de ingresar la contraseña del disco
• late_start: No se inicia hasta después de que se haya desencriptado y activado /data.

Para activar estas acciones, la propiedad vold.decrypt se establece en diversas cadenas. Para finalizar y reiniciar servicios, los comandos init son los siguientes:

• class_reset: Detiene un servicio, pero permite que se reinicie con class_start.
• class_start: Reinicia un servicio.
• class_stop: Detiene un servicio y agrega una marca SVC_DISABLED. Los servicios detenidos no responden a class_start.

Flujos

Existen cuatro flujos para un dispositivo encriptado. Un dispositivo se encripta solo una vez y, luego, sigue un flujo de inicio normal.

• Encripta un dispositivo que no estaba encriptado:
  • Encripta un dispositivo nuevo con forceencrypt: Encriptación obligatoria en el primer inicio (a partir de Android L).
  • Encripta un dispositivo existente: Encriptación iniciada por el usuario (Android K y versiones anteriores).
• Cómo iniciar un dispositivo encriptado:
  • Iniciar un dispositivo encriptado sin contraseña: Se inicia un dispositivo encriptado que No tiene una contraseña establecida (relevante para dispositivos con Android 5.0 y versiones posteriores).
  • Iniciar un dispositivo encriptado con una contraseña: Iniciar un dispositivo encriptado que tiene una contraseña establecida.

Además de estos flujos, el dispositivo también puede no encriptar /data. A continuación, se explica cada uno de los flujos en detalle.

Encripta un dispositivo nuevo con la encriptación forzada

Este es el primer inicio normal de un dispositivo con Android 5.0.

1. Cómo detectar un sistema de archivos no encriptado con la marca forceencrypt

   /data no está encriptado, pero debe estarlo porque forceencrypt lo exige. Desactiva /data.

2. Cómo comenzar a encriptar /data

   vold.decrypt = "trigger_encryption" activa init.rc, lo que hace que vold encripte /data sin contraseña. (No se establece ninguno porque este debe ser un dispositivo nuevo).

3. Activar tmpfs

   vold activa un /data de tmpfs (mediante las opciones de tmpfs de ro.crypto.tmpfs_options) y establece la propiedad vold.encrypt_progress en 0. vold prepara el /data de tmpfs para iniciar un sistema encriptado y establece la propiedad vold.decrypt a: trigger_restart_min_framework

4. Cómo mostrar el framework para mostrar el progreso

   Como el dispositivo prácticamente no tiene datos para encriptar, la barra de progreso no aparecen con frecuencia porque la encriptación ocurre muy rápido. Consulta Encripta un dispositivo existente para obtener más opciones detalles sobre la IU de progreso.

5. Cuando /data esté encriptado, quita el framework

   vold establece vold.decrypt en trigger_default_encryption, que inicia el servicio defaultcrypto. (Esto inicia el siguiente flujo para activar un archivo de datos del usuario encriptado de forma predeterminada). trigger_default_encryption verifica el tipo de encriptación para ver si /data está encriptado con o sin un contraseña. Debido a que los dispositivos con Android 5.0 se encriptan en el primer inicio, no debería no haber establecido una contraseña Por lo tanto, desencriptamos y activamos /data.

6. Montaje /data

   Luego, init activa /data en un RAMDisk de tmpfs con los parámetros que recopila de ro.crypto.tmpfs_options, que se estableció en init.rc.

7. Framework de inicio

   vold establece vold.decrypt en trigger_restart_framework, que continúa el inicio habitual el proceso de administración de recursos.

Encripta un dispositivo existente

Esto es lo que sucede cuando encriptas un dispositivo Android K o anterior que no está encriptado y que se migró a L.

Este proceso lo inicia el usuario y se conoce como “encriptación interna” en el código. Cuando un usuario selecciona encriptar un dispositivo, la IU se asegura de que la batería esté completamente cargada y que el adaptador de CA esté conectado para que haya suficiente energía para finalizar el proceso de encriptación.

Advertencia: Si el dispositivo se queda sin energía y se apaga antes de terminar encriptación, los datos de archivos quedan parcialmente encriptados. El dispositivo debe cumplir con los siguientes requisitos: restablecer la configuración de fábrica y se perderán todos los datos.

Para habilitar la encriptación local, vold inicia un bucle para leer cada una del dispositivo de bloques real y, luego, escribirlo al dispositivo de bloques criptográficos. vold verifica si un sector está en uso antes de leerlo y escribirlo, lo que hace que la encriptación sea mucho más rápida en un dispositivo nuevo que tiene pocos datos o no tiene ninguno.

Estado del dispositivo: Establece ro.crypto.state = "unencrypted" y ejecuta el activador init on nonencrypted para continuar con el inicio.

1. Cómo verificar la contraseña

   La IU llama a vold con el comando cryptfs enablecrypto inplace, en el que passwd es la contraseña de la pantalla de bloqueo del usuario.

2. Cómo quitar el framework

   vold busca errores, muestra -1 si no puede encriptar y imprime un motivo en el registro. Si puede encriptar, configura la propiedad vold.decrypt. a trigger_shutdown_framework. Esto hará que init.rc detener servicios en las clases late_start y main

3. Cómo crear un pie de página criptográfico
4. Cómo crear un archivo de migas de pan
5. Reinicio
6. Cómo detectar el archivo de ruta de navegación
7. Comenzar a encriptar /data

   Luego, vold configura la asignación de criptografía, que crea un dispositivo de bloque de criptografía virtual que se asigna al dispositivo de bloque real, pero encripta cada sector a medida que se escribe y desencripta cada sector a medida que se lee. Luego, vold crea y escribe los metadatos criptográficos.

8. Mientras se encripta, activa tmpfs

   vold activa un /data de tmpfs (con las opciones de tmpfs de ro.crypto.tmpfs_options) y establece la propiedad vold.encrypt_progress en 0. vold prepara el tmpfs. /data para iniciar un sistema encriptado y establece la propiedad vold.decrypt a: trigger_restart_min_framework

9. Agrega un marco de trabajo para mostrar el progreso

   trigger_restart_min_framework hace que init.rc inicie la clase de servicios main. Cuando el framework ve que vold.encrypt_progress está configurado en 0, muestra la IU de la barra de progreso, que consulta esa propiedad cada cinco segundos y actualiza una barra de progreso. El bucle de encriptación actualiza vold.encrypt_progress cada vez que encripta otro porcentaje de la partición.

10. Cuando /data esté encriptado, actualiza el pie de página de criptomonedas

    Cuando /data se encripte correctamente, vold se borrará la marca ENCRYPTION_IN_PROGRESS en los metadatos.

    Cuando el dispositivo se desbloquea correctamente, se usa la contraseña para encriptar la clave maestra y se actualiza el pie de página de criptografía.

    Si el reinicio falla por algún motivo, vold establece la propiedad vold.encrypt_progress en error_reboot_failed y la IU debe mostrar un mensaje que le solicite al usuario que presione un botón para reiniciar. No se espera que esto suceda.

Inicia un dispositivo encriptado con encriptación predeterminada

Esto es lo que sucede cuando inicias un dispositivo encriptado sin contraseña. Debido a que los dispositivos con Android 5.0 se encriptan en el primer inicio, no se debería configurar contraseña y, por lo tanto, este es el estado de encriptación predeterminada.

1. Cómo detectar /data encriptado sin contraseña

   Detecta que el dispositivo Android está encriptado porque no se puede activar /data y se estableció una de las marcas encryptable o forceencrypt.

   vold establece vold.decrypt en trigger_default_encryption, que da inicio a la servicio defaultcrypto. trigger_default_encryption verifica el tipo de encriptación para ver si /data está encriptado con o sin una contraseña.

2. Desencripta /data

   Crea el dispositivo dm-crypt sobre el dispositivo de almacenamiento en bloques para que el dispositivo está listo para usarse.

3. Activación de /data

   Luego, vold activa la partición /data real desencriptada. y, luego, prepara la nueva partición. Establece la propiedad vold.post_fs_data_done en 0 y, luego, establece vold.decrypt a trigger_post_fs_data. Esto hará que se ejecute init.rc. sus comandos post-fs-data. Crean los directorios o vínculos necesarios y, luego, establecen vold.post_fs_data_done en 1.

   Una vez que vold ve el 1 en esa propiedad, establece la propiedad vold.decrypt en trigger_restart_framework.. Esto hace que init.rc vuelva a iniciar los servicios en la clase main y también inicie los servicios en la clase late_start por primera vez desde el inicio.

4. Empieza a usar el framework

   Ahora el framework inicia todos sus servicios con el /data desencriptado, y el sistema está listo para usarse.

Cómo iniciar un dispositivo encriptado sin encriptación predeterminada

Esto es lo que sucede cuando inicias un dispositivo encriptado que tiene una contraseña establecida. La contraseña del dispositivo puede ser un PIN, un patrón o una contraseña.

1. Detecta un dispositivo encriptado con una contraseña

   Detecta que el dispositivo Android está encriptado porque la marca ro.crypto.state = "encrypted"

   vold establece vold.decrypt en trigger_restart_min_framework porque /data es encriptado con una contraseña.

2. Activa tmpfs

   init establece cinco propiedades para guardar las opciones de activación iniciales proporcionadas para /data con parámetros pasados desde init.rc. vold usa estas propiedades para configurar la asignación criptográfica:

   1. ro.crypto.fs_type
   2. ro.crypto.fs_real_blkdev
   3. ro.crypto.fs_mnt_point
   4. ro.crypto.fs_options
   5. ro.crypto.fs_flags (número hexadecimal de 8 dígitos ASCII precedido de 0x)
3. Cómo iniciar el framework para solicitar una contraseña

   El framework se inicia y ve que vold.decrypt está configurado como trigger_restart_min_framework. Esto le indica al framework que se está iniciando en un disco /data de tmpfs y que debe obtener la contraseña del usuario.

   Sin embargo, primero debe asegurarse de que el disco se encriptó correctamente. Integra envía el comando cryptfs cryptocomplete a vold. vold devuelve 0 si la encriptación se completó correctamente, -1 por error interno, o -2 si no se completó correctamente la encriptación. vold determina esto buscando la marca CRYPTO_ENCRYPTION_IN_PROGRESS en los metadatos de criptografía. Si está establecido, significa que se interrumpió el proceso de encriptación y no hay datos que se puedan usar en el dispositivo. Si vold muestra un error, la IU debe mostrar un mensaje al usuario para reiniciar y restablecer la configuración de fábrica del dispositivo, y otorgar al usuario un botón que debe presionar para hacerlo.

4. Desencripta datos con contraseña

   Una vez que cryptfs cryptocomplete funciona correctamente, el framework Se mostrará una IU que solicita la contraseña del disco. La IU verifica la contraseña enviando el comando cryptfs checkpw a vold. Si el botón contraseña sea correcta (lo que se determina activando correctamente el desencriptaste /data en una ubicación temporal y, luego, lo desactivaste) vold guarda el nombre del dispositivo de bloques desencriptado en la propiedad. ro.crypto.fs_crypto_blkdev y muestra el estado 0 a la IU. Si el botón es incorrecta, el resultado es -1 en la IU.

5. Detener el framework

   La IU muestra un gráfico de arranque criptográfico y, luego, llama a vold con el comando cryptfs restart. vold establece la propiedad vold.decrypt en trigger_reset_main, lo que hace que init.rc haga class_reset main. Esta acción detendrá todos los servicios en la clase principal, lo que permite que se desactive el /data de tmpfs.

6. Montaje /data

   Luego, vold activa la partición /data real desencriptada. y prepara la nueva partición (que quizás nunca se haya preparado si se encriptó con la opción para eliminar datos, que no se admite primero. lanzamiento). Establece la propiedad vold.post_fs_data_done en 0 y, luego, vold.decrypt en trigger_post_fs_data. Esto hace que init.rc ejecute sus comandos post-fs-data. Crean los directorios o vínculos necesarios y, luego, establecen vold.post_fs_data_done en 1. Cuando vold vea el 1 de esa propiedad, establece la propiedad vold.decrypt en trigger_restart_framework Esto hace que init.rc vuelva a iniciar los servicios en la clase main y también inicie los servicios en la clase late_start por primera vez desde el inicio.

7. Inicio del marco de trabajo completo

   Ahora, el framework inicia todos sus servicios con el sistema de archivos /data descifrado, y el sistema está listo para usarse.

Error

Un dispositivo que no se puede desencriptar puede ser erróneo por varias razones. El dispositivo comienza con la serie normal de pasos para iniciar:

1. Detecta un dispositivo encriptado con una contraseña
2. Activación de tmpfs
3. Inicia el framework para solicitar una contraseña

Sin embargo, después de abrir el framework, es posible que el dispositivo encuentre algunos errores:

• La contraseña coincide, pero no se pueden desencriptar los datos
• El usuario ingresa una contraseña incorrecta 30 veces

Si no se resuelven estos errores, solicita al usuario que borre la configuración de fábrica:

Si vold detecta un error durante el proceso de encriptación y si aún no se destruyeron datos y el framework está activo, vold establece la propiedad vold.encrypt_progress en error_not_encrypted. La IU le solicita al usuario que reinicie el dispositivo y le alerta que el proceso de encriptación nunca se inició. Si el error ocurre luego de que el framework se haya eliminado, pero antes de que la IU de la barra de progreso esté activa, vold reinicia el sistema. Si falla el reinicio, se establece vold.encrypt_progress en error_shutting_down y se muestra -1, pero no habrá nada para detectar el error. No se espera que esto suceda.

Si vold detecta un error durante el proceso de encriptación, establece vold.encrypt_progress en error_partially_encrypted y muestra -1. Luego, la IU debería mostrar un mensaje que indique que la encriptación falló y proporcionar un botón para que el usuario restablezca la configuración de fábrica del dispositivo.

Almacena la clave encriptada

La clave encriptada se almacena en los metadatos criptográficos. La copia de seguridad de hardware está implementación con la capacidad de firma del entorno de ejecución confiable (TEE). Anteriormente, encriptamos la clave maestra con una clave que se generaba mediante scrypt a la contraseña del usuario y a la sal almacenada. Para que la clave sea resistente a los ataques fuera de la caja, extendemos este algoritmo firmando la clave resultante con una clave de TEE almacenada. La firma resultante se convierte en un de una aplicación más de scrypt. Luego, esta clave se usa para encriptar y desencriptar la clave maestra. Para almacenar esta clave, haz lo siguiente:

1. Genera una clave de encriptación de disco (DEK) y una sal de 16 bytes aleatorias.
2. Aplica scrypt a la contraseña del usuario y a la sal para producir intermediarios de 32 bytes clave 1 (IK1).
3. Agrega un padding de IK1 con cero bytes al tamaño de la clave privada vinculada al hardware (HBK). En concreto, rellenamos como: 00 || IK1 || 00.00; un byte cero, 32 bytes IK1, 223 cero bytes.
4. Firma el IK1 con padding con HBK para producir un IK2 de 256 bytes.
5. Aplica scrypt a IK2 y a la sal (la misma sal que en el paso 2) para producir IK3 de 32 bytes.
6. Usa los primeros 16 bytes de IK3 como KEK y los últimos 16 bytes como IV.
7. Encripta la DEK con AES_CBC, con la clave KEK y el vector de inicialización IV.

Cambiar la contraseña

Cuando un usuario elige cambiar o quitar su contraseña en la configuración, la IU envía el comando cryptfs changepw a vold vold vuelve a encriptar la clave principal del disco con la contraseña nueva.

Propiedades de encriptación

vold y init se comunican entre sí mediante propiedades de configuración. A continuación, se muestra una lista de las propiedades disponibles para la encriptación.

Propiedades de Vold

Propiedades de init

acciones de inicialización

on post-fs-data
on nonencrypted
on property:vold.decrypt=trigger_reset_main
on property:vold.decrypt=trigger_post_fs_data
on property:vold.decrypt=trigger_restart_min_framework
on property:vold.decrypt=trigger_restart_framework
on property:vold.decrypt=trigger_shutdown_framework
on property:vold.decrypt=trigger_encryption
on property:vold.decrypt=trigger_default_encryption