O Android 7.0 e superior oferece suporte à criptografia baseada em arquivo (FBE). O FBE permite que arquivos diferentes sejam criptografados com chaves diferentes que podem ser desbloqueadas independentemente. Essas chaves são usadas para criptografar o conteúdo e os nomes dos arquivos. Quando o FBE é usado, outras informações, como layouts de diretório, tamanhos de arquivo, permissões e tempos de criação/modificação, não são criptografadas. Coletivamente, essas outras informações são conhecidas como metadados do sistema de arquivos.
O Android 9 introduziu suporte para criptografia de metadados. Com a criptografia de metadados, uma única chave presente no momento da inicialização criptografa qualquer conteúdo não criptografado pelo FBE. Essa chave é protegida pelo Keymaster, que por sua vez é protegido por inicialização verificada.
A criptografia de metadados está sempre habilitada no armazenamento adotável sempre que o FBE está habilitado. A criptografia de metadados também pode ser habilitada no armazenamento interno. Os dispositivos lançados com o Android 11 ou superior devem ter a criptografia de metadados no armazenamento interno ativada.
Implementação no armazenamento interno
Você pode configurar a criptografia de metadados no armazenamento interno de novos dispositivos configurando o sistema de arquivos de metadata , alterando a sequência de inicialização e habilitando a criptografia de metadados no arquivo fstab do dispositivo.
Pré-requisitos
A criptografia de metadados só pode ser configurada quando a partição de dados é formatada pela primeira vez. Como resultado, esse recurso é apenas para novos dispositivos; isso não é algo que um OTA deve mudar.
A criptografia de metadados requer que o módulo dm-default-key esteja habilitado em seu kernel. No Android 11 e superior, dm-default-key é compatível com os kernels comuns do Android, versão 4.14 e superior. Esta versão do dm-default-key usa uma estrutura de criptografia independente de hardware e fornecedor chamada blk-crypto .
Para habilitar dm-default-key , use:
CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION=y CONFIG_FS_ENCRYPTION_INLINE_CRYPT=y CONFIG_DM_DEFAULT_KEY=y
dm-default-key usa hardware de criptografia em linha (hardware que criptografa/descriptografa dados enquanto está no caminho de/para o dispositivo de armazenamento) quando disponível. Se você não estiver usando hardware de criptografia em linha, também é necessário habilitar um fallback para a API de criptografia do kernel:
CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION_FALLBACK=y
Ao não usar hardware de criptografia em linha, você também deve habilitar qualquer aceleração baseada em CPU disponível, conforme recomendado na documentação do FBE .
No Android 10 e inferior, dm-default-key não era compatível com o kernel comum do Android. Portanto, cabia aos fornecedores implementar dm-default-key .
Configurar o sistema de arquivos de metadados
Como nada na partição userdata pode ser lido até que a chave de criptografia de metadados esteja presente, a tabela de partição deve separar uma partição separada chamada "partição de metadados" para armazenar os blobs keymaster que protegem essa chave. A partição de metadados deve ter 16 MB.
fstab.hardware deve incluir uma entrada para o sistema de arquivos de metadados que reside nessa partição montando-o em /metadata , incluindo o sinalizador formattable para garantir que ele seja formatado no momento da inicialização. O sistema de arquivos f2fs não funciona em partições menores; recomendamos usar ext4. Por exemplo:
/dev/block/bootdevice/by-name/metadata /metadata ext4 noatime,nosuid,nodev,discard wait,check,formattable
Para garantir que o ponto de montagem /metadata exista, adicione a seguinte linha a BoardConfig-common.mk :
BOARD_USES_METADATA_PARTITION := true
Alterações na sequência de inicialização
Quando a criptografia de metadados é usada, vold deve estar em execução antes de /data ser montado. Para garantir que ele seja iniciado com antecedência suficiente, adicione a seguinte estrofe a init.hardware.rc :
# We need vold early for metadata encryption
on early-fs
start vold O Keymaster deve estar em execução e pronto antes que o init tente montar /data .
init.hardware.rc já deve conter uma instrução mount_all que monta o próprio /data na sub-rotina on late-fs . Antes desta linha, adicione a diretiva para executar o serviço wait_for_keymaster :
on late-fs
…
# Wait for keymaster
exec_start wait_for_keymaster
# Mount RW partitions which need run fsck
mount_all /vendor/etc/fstab.${ro.boot.hardware.platform} --lateAtivando a criptografia de metadados
Por fim, adicione keydirectory=/metadata/vold/metadata_encryption à coluna fs_mgr_flags da entrada fstab para userdata . Por exemplo, uma linha fstab completa pode se parecer com:
/dev/block/bootdevice/by-name/userdata /data f2fs noatime,nosuid,nodev,discard,inlinecrypt latemount,wait,check,fileencryption=aes-256-xts:aes-256-cts:inlinecrypt_optimized,keydirectory=/metadata/vold/metadata_encryption,quota,formattable
Por padrão, o algoritmo de criptografia de metadados no armazenamento interno é AES-256-XTS. Isso pode ser substituído definindo a opção metadata_encryption , também na coluna fs_mgr_flags :
- Em dispositivos sem aceleração AES, a criptografia Adiantum pode ser habilitada definindo
metadata_encryption=adiantum. - Em dispositivos que suportam chaves encapsuladas em hardware , a chave de criptografia de metadados pode ser encapsulada em hardware definindo
metadata_encryption=aes-256-xts:wrappedkey_v0(ou equivalentementemetadata_encryption=:wrappedkey_v0, poisaes-256-xtsé o algoritmo padrão).
Como a interface do kernel para dm-default-key mudou no Android 11, você também precisa garantir que definiu o valor correto para PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL em device.mk . Por exemplo, se seu dispositivo for iniciado com o Android 11 (API de nível 30), device.mk deverá conter:
PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL := 30
Você também pode definir a seguinte propriedade do sistema para forçar o uso da nova API dm-default-key independentemente do nível da API de envio:
PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += \
ro.crypto.dm_default_key.options_format.version=2
Validação
Para verificar se a criptografia de metadados está habilitada e funcionando corretamente, execute os testes descritos abaixo. Fique atento também aos problemas comuns descritos abaixo.
Testes
Comece executando o seguinte comando para verificar se a criptografia de metadados está habilitada no armazenamento interno:
adb rootadb shell dmctl table userdata
A saída deve ser semelhante a:
Targets in the device-mapper table for userdata: 0-4194304: default-key, aes-xts-plain64 - 0 252:2 0 3 allow_discards sector_size:4096 iv_large_sectors
Se você substituir as configurações de criptografia padrão definindo a opção metadata_encryption no fstab do dispositivo, a saída será ligeiramente diferente da acima. Por exemplo, se você ativou a criptografia Adiantum , o terceiro campo será xchacha12,aes-adiantum-plain64 em vez de aes-xts-plain64 .
Em seguida, execute vts_kernel_encryption_test para verificar a exatidão da criptografia de metadados e do FBE:
atest vts_kernel_encryption_test
ou:
vts-tradefed run vts -m vts_kernel_encryption_test
Problemas comuns
Durante a chamada para mount_all , que monta a partição /data criptografada por metadados, o init executa a ferramenta vdc. A ferramenta vdc se conecta ao vold over binder para configurar o dispositivo criptografado por metadados e montar a partição. Durante esta chamada, o init é bloqueado e as tentativas de ler ou definir as propriedades de init serão bloqueadas até que mount_all termine. Se, neste estágio, qualquer parte do trabalho de vold for direta ou indiretamente bloqueada na leitura ou configuração de uma propriedade, ocorrerá um impasse. É importante garantir que o vold possa concluir o trabalho de ler as chaves, interagir com o Keymaster e montar o diretório de dados sem interagir mais com o init .
Se o Keymaster não for totalmente iniciado quando mount_all executado, ele não responderá a vold até que tenha lido certas propriedades de init , resultando exatamente no deadlock descrito. Colocar exec_start wait_for_keymaster acima da chamada mount_all relevante conforme definido garante que o Keymaster esteja totalmente em execução antecipadamente e, portanto, evita esse impasse.
Configuração no armazenamento adotável
Desde o Android 9, uma forma de criptografia de metadados é sempre ativada no armazenamento adotável sempre que o FBE está ativado, mesmo quando a criptografia de metadados não está ativada no armazenamento interno.
No AOSP, existem duas implementações de criptografia de metadados em armazenamento adotável: uma obsoleta baseada em dm-crypt e uma mais recente baseada em dm-default-key . Para garantir que a implementação correta seja selecionada para seu dispositivo, verifique se você definiu o valor correto para PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL em device.mk . Por exemplo, se seu dispositivo for iniciado com o Android 11 (API de nível 30), device.mk deverá conter:
PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL := 30
Você também pode definir as seguintes propriedades do sistema para forçar o uso do novo método de criptografia de metadados de volume (e a nova versão de política FBE padrão) independentemente do nível da API de envio:
PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += \
ro.crypto.volume.metadata.method=dm-default-key \
ro.crypto.dm_default_key.options_format.version=2 \
ro.crypto.volume.options=::v2
Método atual
Em dispositivos lançados com Android 11 ou superior, a criptografia de metadados no armazenamento adotável usa o módulo de kernel dm-default-key , assim como no armazenamento interno. Consulte os pré- requisitos acima para quais opções de configuração do kernel habilitar. Observe que o hardware de criptografia em linha que funciona no armazenamento interno do dispositivo pode não estar disponível no armazenamento adotável e, portanto, CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION_FALLBACK=y pode ser necessário.
Por padrão, o método de criptografia de metadados de volume dm-default-key usa o algoritmo de criptografia AES-256-XTS com setores de criptografia de 4096 bytes. O algoritmo pode ser substituído definindo a propriedade do sistema ro.crypto.volume.metadata.encryption . O valor desta propriedade tem a mesma sintaxe que a opção metadata_encryption fstab descrita acima. Por exemplo, em dispositivos sem aceleração AES, a criptografia Adiantum pode ser habilitada definindo ro.crypto.volume.metadata.encryption=adiantum .
Método legado
Em dispositivos lançados com Android 10 ou inferior, a criptografia de metadados no armazenamento adotável usa o módulo de kernel dm-crypt em vez de dm-default-key :
CONFIG_DM_CRYPT=y
Ao contrário do método dm-default-key , o método dm-crypt faz com que o conteúdo do arquivo seja criptografado duas vezes: uma vez com uma chave FBE e outra com a chave de criptografia de metadados. Essa criptografia dupla reduz o desempenho e não é necessária para atingir as metas de segurança da criptografia de metadados, pois o Android garante que as chaves FBE sejam pelo menos tão difíceis de comprometer quanto a chave de criptografia de metadados. Os fornecedores podem fazer personalizações do kernel para evitar a criptografia dupla, em particular implementando a opção allow_encrypt_override que o Android passará para dm-crypt quando a propriedade do sistema ro.crypto.allow_encrypt_override for definida como true . Essas personalizações não são compatíveis com o kernel comum do Android.
Por padrão, o método de criptografia de metadados de volume dm-crypt usa o algoritmo de criptografia AES-128-CBC com ESSIV e setores de criptografia de 512 bytes. Isso pode ser substituído definindo as seguintes propriedades do sistema (que também são usadas para FDE):
-
ro.crypto.fde_algorithmseleciona o algoritmo de criptografia de metadados. As opções sãoaes-128-cbceadiantum. Adiantum só pode ser usado se o dispositivo não tiver aceleração AES. -
ro.crypto.fde_sector_sizeseleciona o tamanho do setor de criptografia. As opções são 512, 1024, 2048 e 4096. Para criptografia Adiantum, use 4096.