Tính năng khởi động được xác minh yêu cầu xác minh bằng mật mã tất cả mã và dữ liệu có thể thực thi thuộc phiên bản Android đang được khởi động trước khi sử dụng. Bao gồm hạt nhân (được tải từ phân vùng boot), cây thiết bị (được tải từ phân vùng dtbo), phân vùng system, phân vùng vendor, v.v.
Các phân vùng nhỏ, chẳng hạn như boot và dtbo, chỉ được đọc một lần thường được xác minh bằng cách tải toàn bộ nội dung vào bộ nhớ rồi tính toán hàm băm của phân vùng đó. Sau đó, giá trị băm được tính toán này được so sánh với giá trị băm dự kiến. Nếu giá trị không khớp, Android sẽ không tải.
Để biết thêm chi tiết, hãy xem phần Quy trình khởi động.
Các phân vùng lớn hơn không vừa với bộ nhớ (chẳng hạn như hệ thống tệp) có thể sử dụng một cây băm, trong đó quá trình xác minh là một quá trình liên tục diễn ra khi dữ liệu được tải vào bộ nhớ. Trong trường hợp này, hàm băm gốc của cây băm được tính toán trong thời gian chạy và được kiểm tra dựa trên giá trị hàm băm gốc dự kiến. Android bao gồm trình điều khiển dm-verity để xác minh các phân vùng lớn hơn. Nếu tại một thời điểm nào đó, hàm băm gốc được tính toán không khớp với giá trị hàm băm gốc dự kiến, thì dữ liệu sẽ không được sử dụng và Android sẽ chuyển sang trạng thái lỗi. Để biết thêm thông tin chi tiết, hãy xem phần Hư hỏng dm-verity.
Hàm băm dự kiến thường được lưu trữ ở cuối hoặc đầu mỗi phân vùng đã xác minh, trong một phân vùng chuyên dụng hoặc cả hai. Quan trọng là các hàm băm này được ký (trực tiếp hoặc gián tiếp) bởi gốc niềm tin. Ví dụ: cách triển khai AVB hỗ trợ cả hai phương pháp, hãy xem phần Xác minh quy trình khởi động trên Android để biết thông tin chi tiết.
Bảo vệ chống khôi phục
Ngay cả khi quy trình cập nhật hoàn toàn an toàn, một lỗ hổng khai thác hạt nhân Android không liên tục vẫn có thể cài đặt thủ công một phiên bản Android cũ hơn và dễ bị tấn công hơn, khởi động lại vào phiên bản dễ bị tấn công đó, sau đó sử dụng phiên bản Android đó để cài đặt một lỗ hổng khai thác liên tục. Từ đó, kẻ tấn công sẽ sở hữu vĩnh viễn thiết bị và có thể làm bất cứ điều gì, bao gồm cả việc tắt tính năng cập nhật.
Biện pháp bảo vệ chống lại loại tấn công này được gọi là Bảo vệ rollback. Tính năng bảo vệ rollback thường được triển khai bằng cách sử dụng bộ nhớ phát hiện can thiệp để ghi lại phiên bản Android mới nhất và từ chối khởi động Android nếu phiên bản đó thấp hơn phiên bản đã ghi. Các phiên bản thường được theo dõi trên cơ sở mỗi phân vùng.
Để biết thêm thông tin chi tiết về cách AVB xử lý các biện pháp bảo vệ chống quay lại, hãy xem README của AVB.
Xử lý lỗi xác minh
Quá trình xác minh có thể không thành công tại thời điểm khởi động (chẳng hạn như nếu hàm băm được tính toán trên phân vùng boot không khớp với hàm băm dự kiến) hoặc tại thời gian chạy (chẳng hạn như nếu dm-verity gặp lỗi xác minh trên phân vùng system). Nếu xác minh không thành công tại thời điểm khởi động, thiết bị sẽ không thể khởi động và người dùng cuối cần thực hiện các bước để khôi phục thiết bị.
Nếu quá trình xác minh không thành công trong thời gian chạy, quy trình sẽ phức tạp hơn một chút. Nếu thiết bị sử dụng dm-verity, thì bạn phải định cấu hình thiết bị ở chế độ restart. Ở chế độ restart, nếu gặp lỗi xác minh, thiết bị sẽ được khởi động lại ngay lập tức với một cờ cụ thể được đặt để cho biết lý do. Trình tải
khởi động sẽ nhận thấy cờ này và chuyển dm-verity sang sử dụng chế độ Lỗi I/O
(eio) và duy trì ở chế độ này cho đến khi bản cập nhật mới được
cài đặt.
Khi khởi động ở chế độ eio, thiết bị sẽ hiển thị màn hình lỗi thông báo cho người dùng rằng đã phát hiện lỗi hỏng và thiết bị có thể không hoạt động đúng cách. Màn hình sẽ hiển thị cho đến khi người dùng đóng màn hình. Ở chế độ eio, trình điều khiển dm-verity sẽ không khởi động lại thiết bị nếu gặp lỗi xác minh, thay vào đó, lỗi EIO sẽ được trả về và ứng dụng cần xử lý lỗi đó.
Ý định là trình cập nhật hệ thống sẽ chạy (vì vậy, bạn có thể cài đặt một hệ điều hành mới không có lỗi hỏng) hoặc người dùng có thể lấy nhiều dữ liệu nhất có thể từ thiết bị. Sau khi cài đặt hệ điều hành mới, trình tải khởi động sẽ nhận thấy hệ điều hành mới cài đặt và chuyển về chế độ restart.