Retomar na reinicialização

No Android 11, as atualizações OTA podem ser aplicadas usando a atualização A/B. ou de atualização A/B virtual, combinados com o comando RecoverySystem métodos da classe. Após a reinicialização do dispositivo para aplicar uma atualização OTA, A retomada na reinicialização (RoR, na sigla em inglês) desbloqueia o armazenamento criptografado por credenciais (CE) do dispositivo.

Embora os parceiros possam parear esse processo com um recurso do sistema OTA que aplica atualizações quando o dispositivo está inativo no Android 11, no Android 12 os parceiros não precisam de um recurso do sistema OTA extra. O processo de retomada na reinicialização oferece mais segurança e conveniência aos usuários, porque as atualizações podem ser feitas durante os períodos de inatividade do dispositivo, enquanto as funcionalidades de atualização baseada em servidor e de múltiplos clientes do Android 12 juntas fornecem segurança aos dispositivos no nível do hardware.

Embora seja necessário fornecer a permissão do dispositivo para que o recurso android.hardware.reboot_escrow ofereça suporte à RoR no Android 11, não é necessário fazer isso para ativar a RoR baseada em servidor no Android 12 e versões mais recentes, porque eles não usam o HAL.

Contexto

A partir do Android 7, a Inicialização direta foi compatível com o Android, que permite que os apps em um dispositivo sejam iniciados antes que o armazenamento CE seja desbloqueado pelo o usuário. A implementação do suporte de inicialização direta proporcionou aos usuários uma melhor antes que o fator de conhecimento da tela de bloqueio (LSKF) precise ser inserido após a inicialização.

O RoR permite que o armazenamento de CE de todos os apps em um dispositivo seja desbloqueado, incluindo aqueles que não oferecem suporte à inicialização direta, quando uma reinicialização é iniciada após uma atualização OTA. Esse recurso permite que os usuários recebam notificações de todos os apps instalados após a reinicialização.

Modelo de ameaça

Uma implementação do RoR precisa garantir que, quando um dispositivo cair nas mãos de um invasor, seja extremamente difícil para ele recuperar os dados criptografados pelo CE do usuário, mesmo que o dispositivo esteja ligado, o armazenamento do CE esteja desbloqueado e o dispositivo seja desbloqueado pelo usuário após receber uma atualização OTA. A resistência a ataques de pessoas com privilégios internos precisa ser eficaz mesmo que o invasor tenha acesso às chaves de assinatura criptográfica de transmissão.

Especificamente, o armazenamento CE não deve ser lido por um invasor que tenha fisicamente do dispositivo e tem estes recursos e limitações:

Recursos

• Pode usar a chave de assinatura de qualquer fornecedor ou empresa para assinar mensagens arbitrárias.
• Pode fazer com que o dispositivo receba uma atualização OTA.
• Pode modificar a operação de qualquer hardware (como um processador de aplicativos, ou memória flash), exceto conforme detalhado em Limitações abaixo. No entanto, essa modificação envolve um atraso de pelo menos uma hora e um ciclo de energia que destrói o conteúdo da RAM.

Limitações

• Não é possível modificar a operação de hardware resistente a adulteração (por exemplo, um Titan M).
• Não pode ler a RAM do dispositivo ativo.
• Não é possível adivinhar as credenciais do usuário (PIN, padrão, senha) ou fazer com que elas sejam inseridas.

Solução

O sistema de atualização de RoR do Android 12 oferece segurança contra invasores muito sofisticados, e isso acontece enquanto as senhas e PINs no dispositivo permanecem no dispositivo, sem serem enviadas ou armazenadas nos servidores do Google. Esta é uma visão geral do processo que garante que os níveis de segurança fornecidos sejam semelhantes a um sistema de raiz de confiança de hardware no nível do dispositivo:

• O Android aplica proteções criptográficas aos dados armazenados em um dispositivo.
• Todos os dados são protegidos por chaves armazenadas no ambiente de execução confiável (TEE).
• O TEE só libera as chaves se o sistema operacional em execução passar pela autenticação criptográfica (inicialização verificada).
• O serviço RoR executado nos servidores do Google protege os dados de CE armazenando um segredo que pode ser recuperado apenas por um período limitado. Isso funciona em todo o ecossistema Android.
• Uma chave criptográfica protegida pelo PIN do usuário é usada para desbloquear o dispositivo. e descriptografar o armazenamento de CE.
  • Quando uma reinicialização noturna é programada, o Android solicita que o usuário entre o PIN e, em seguida, calcula uma senha sintética (SP).
  • Em seguida, ele criptografa o SP duas vezes: uma com uma chave K_s armazenada na RAM e outra com uma chave K_k armazenada no TEE.
  • O SP duplamente criptografado é armazenado em disco e o SP é apagado da RAM. As duas chaves são geradas e usadas apenas para uma reinicialização.
• No momento da reinicialização, o Android confia o K_s ao servidor. Comprovante com K_k são criptografados antes de serem armazenados no disco.
• Após a reinicialização, o Android usa K_k para descriptografar o comprovante, que é enviado para o servidor para recuperar K_s.
  • K_k e K_s são usados para descriptografar o SP armazenado no disco.
  • O Android usa o SP para desbloquear o armazenamento CE e permitir a inicialização normal do app.
  • K_k e K_s são descartados.

As atualizações que protegem seu smartphone podem acontecer no momento mais conveniente para você: enquanto dorme.

Importante :a funcionalidade de RoR baseada no servidor funciona para que o servidor nunca descobre o PIN do usuário: a chave K_s é o único segredo confiado ao servidor, e são gerados aleatoriamente a cada vez. As senhas no dispositivo e o PIN ficam no dispositivo. Elas nunca são enviadas para servidores nem armazenadas neles.

Repetição do PIN do chip

Em determinadas condições, o código PIN de um chip é verificado em um cache, um processo chamado repetição do PIN do chip.

Um chip com um PIN ativado também precisa passar por um código PIN integrado verificação (uma repetição do PIN do chip) após uma reinicialização automática para restaurar a rede celular conectividade (necessária para chamadas telefônicas, mensagens SMS e serviços de dados). O PIN do chip e as informações correspondentes (o ICCID e o número do slot do chip) são armazenados juntos e com segurança. O PIN armazenado pode ser recuperado e usado para verificação somente após uma reinicialização autônoma. Se o dispositivo estiver protegido, o PIN do SIM será armazenado com chaves protegidas pelo LSKF. Se o PIN do chip estiver ativado, a interação com o servidor RoR requer uma conexão Wi-Fi para a atualização OTA e o RoR baseado em servidor, o que garante a funcionalidade básica (com conexão celular) após a reinicialização.

O PIN do chip é criptografado novamente e armazenado sempre que o usuário ativa os verifica ou modifica. O PIN do chip será descartado se uma das seguintes condições for verdadeira ocorre:

• O chip é removido ou redefinido.
• O usuário desativa o PIN.
• Ocorreu uma reinicialização não iniciada por RoR.

O PIN do chip armazenado só pode ser usado uma vez após a reinicialização do RoR. apenas por um período muito curto (20 segundos), se os detalhes do chip correspondência de cartão. O PIN do SIM armazenado nunca sai do app TelephonyManager e não pode ser recuperado por módulos externos.

Diretrizes de implementação

No Android 12, a RoR baseada em servidores e múltiplos clientes oferecem uma carga mais leve para os parceiros quando eles enviam atualizações OTA. As atualizações necessárias podem ocorrer durante os períodos de inatividade convenientes do dispositivo, como durante horas de suspensão designadas.

Para garantir que as atualizações OTA durante esses períodos não interrompam os usuários, use o modo escuro para reduzir as emissões de luz. Para isso, peça que o dispositivo o carregador de inicialização pesquisa pelo motivo da string unattended. Se unattended for true, colocar o dispositivo no modo escuro. É responsabilidade de cada OEM mitigar as emissões de som e luz.

Se você estiver fazendo upgrade para o Android 12 ou lançando dispositivos Android 12, não precisará fazer nada para implementar a nova funcionalidade de RoR.

Há uma nova chamada no fluxo de vários clientes, isPreparedForUnattendedUpdate, mostrada abaixo:

@RequiresPermission(anyOf = {android.Manifest.permission.RECOVERY,
            android.Manifest.permission.REBOOT})
public static boolean isPreparedForUnattendedUpdate(@NonNull Context context)

Não é necessário implementar isso, porque o HAL foi descontinuado a partir do Android 12.

Gerente de telefonia

O cliente OTA invoca a API do sistema TelephonyManager quando uma reinicialização é iminente no Android 12. Esta API move todos os códigos PIN armazenados em cache de do estado AVAILABLE para o estado REBOOT_READY. O sistema TelephonyManager A API é protegida pelo REBOOT atual Permissão de manifesto.

 /**
    * The unattended reboot was prepared successfully.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   public static final int PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_SUCCESS = 0;

   /**
    * The unattended reboot was prepared, but the user will need to manually
    * enter the PIN code of at least one SIM card present in the device.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   public static final int PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_PIN_REQUIRED = 1;

   /**
    * The unattended reboot was not prepared due to generic error.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   public static final int PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_ERROR = 2;

   /** @hide */
   @Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
   @IntDef(prefix = {"PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_"},
           value = {
                   PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_SUCCESS,
                   PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_PIN_REQUIRED,
                   PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_ERROR
           })
   public @interface PrepareUnattendedRebootResult {}

   /**
    * Prepare TelephonyManager for an unattended reboot. The reboot is
    * required to be done shortly after the API is invoked.
    *
    * Requires system privileges.
    *
    * <p>Requires Permission:
    *   {@link android.Manifest.permission#REBOOT}
    *
    * @return {@link #PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_SUCCESS} in case of success.
    * {@link #PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_PIN_REQUIRED} if the device contains
    * at least one SIM card for which the user needs to manually enter the PIN
    * code after the reboot. {@link #PREPARE_UNATTENDED_REBOOT_ERROR} in case
    * of error.
    * @hide
    */
   @SystemApi
   @RequiresPermission(android.Manifest.permission.REBOOT)
   @PrepareUnattendedRebootResult
   public int prepareForUnattendedReboot()

A API do sistema TelephonyManager é usada por APKs com privilégios.

Teste

Para testar a nova API, execute este comando:

    adb shell cmd phone unattended-reboot

Esse comando só funciona quando o shell está sendo executado como raiz (adb root).

Somente Android 11

O restante desta página se aplica ao Android 11.

Desde julho de 2020, as implementações do HAL de RoR se enquadram em duas categorias:

1. Se o hardware SoC oferecer suporte à persistência de RAM entre reinicializações, os OEMs poderão usar a implementação padrão no AOSP (Default RAM Escrow).
2. Se o hardware do dispositivo ou o SoC oferecer suporte a um enclave de hardware seguro (um coprocessador de segurança discreto com RAM e ROM próprios), ele também precisará fazer o seguinte:
   • Ser capaz de detectar uma reinicialização da CPU principal.
   • Ter uma fonte de timer de hardware que persiste entre as reinicializações. Ou seja, o enclave precisa detectar a reinicialização e expirar um timer definido antes da reinicialização.
   • Suporte ao armazenamento de uma chave sob garantia na RAM/ROM do enclave de modo que não possa pode ser recuperada com ataques off-line. Ela precisa armazenar a chave de RoR de uma forma que impossibilite que pessoas de dentro ou invasores a recuperem.

Depósito em garantia de RAM padrão

O AOSP tem uma implementação do HAL de RoR usando a persistência de RAM. Para que isso funcione, os OEMs precisam garantir que os SoCs ofereçam suporte à persistência de RAM entre as reinicializações. Alguns SoCs não conseguem manter o conteúdo da RAM durante uma reinicialização, então Os OEMs são aconselhados a consultar seus parceiros de SoC antes de ativar essa HAL padrão. A referência canônica para isso na seção a seguir.

Fluxo da atualização OTA usando RoR

O app cliente OTA no smartphone precisa ter as permissões Manifest.permission.REBOOT e Manifest.permission.RECOVERY para chamar os métodos necessários para implementar o RoR. Com esse pré-requisito em vigor, o fluxo de uma atualização segue estas etapas:

1. o app cliente OTA faz o download da atualização.
2. O app cliente OTA chama para RecoverySystem#prepareForUnattendedUpdate, que aciona o PIN, o padrão ou a senha do usuário no bloquear a tela no próximo desbloqueio.
3. O usuário desbloqueia o dispositivo na tela de bloqueio, e o dispositivo está pronto para receber a atualização.
4. O app cliente OTA chama RecoverySystem#rebootAndApply, que aciona imediatamente uma reinicialização.

No final desse fluxo, o dispositivo é reinicializado e o RoR desbloqueia o armazenamento criptografado por credenciais (CE). Para apps, isso aparece como um desbloqueio normal do usuário, então ele recebe todos os sinais, como ACTION_LOCKED_BOOT_COMPLETED (em inglês) e ACTION_BOOT_COMPLETED (link em inglês) que fazem normalmente.

Modificar configurações do produto

Um produto marcado como compatível com o recurso RoR no Android 11 precisa incluir uma implementação da HAL RestartEscrow e incluir o arquivo XML do marcador de recursos. A implementação padrão funciona bem em dispositivos que usam a reinicialização a quente (quando a alimentação da DRAM permanece ativa durante a reinicialização).

Marcador de recurso de depósito de inicialização

O marcador de elemento também precisa estar presente:

PRODUCT_COPY_FILES += \
    frameworks/native/data/etc/android.hardware.reboot_escrow.xml:$(TARGET_COPY_OUT_VENDOR)/etc/permissions/android.hardware.reboot_escrow.xml

Implementação de HAL de garantia de reinicialização padrão

Para usar a implementação padrão, você precisa reservar 65536 (0x10.000) bytes. Nunca grave esses bytes em armazenamento não volátil para garantir que as propriedades de segurança persistam.

Mudanças na árvore de dispositivos do kernel do Linux

Na árvore de dispositivos do kernel do Linux, você precisa reservar memória para uma região pmem. O exemplo a seguir mostra a 0x50000000 sendo reservada:

  reserved-memory {
    my_reservation@0x50000000 {
      no-map;
      reg = <0x50000000 0x10000>;
    }
  }

  reboot_escrow@0 {
    compatible = "pmem-region";
    reg = <0x50000000 0x10000>;
  };

Verifique se há um novo dispositivo no diretório de bloqueio com um nome como /dev/block/pmem0 (como pmem1 ou pmem2).

Mudanças no Device.mk

Supondo que o novo dispositivo da etapa anterior seja chamado pmem0, é necessário garantir que as seguintes novas entradas sejam adicionadas a vendor/<oem>/<product>/device.mk:

# Resume on Reboot support
PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += \
    ro.rebootescrow.device=/dev/block/pmem0
PRODUCT_PACKAGES += \
    android.hardware.rebootescrow-service.default

Regras do SELinux

Adicione estas novas entradas ao file_contexts do dispositivo:

/dev/block/pmem0  u:object_r:rebootescrow_device:s0
/vendor/bin/hw/android\.hardware\.rebootescrow-service\.default  u:object_r:hal_rebootescrow_default_exec:s0