No Android 11, as atualizações OTA podem ser aplicadas usando os mecanismos de atualização A/B ou atualização A/B virtual, combinados com os métodos da classe RecoverySystem. Depois que um dispositivo é reiniciado para aplicar uma atualização OTA, a retomada na reinicialização (RoR) desbloqueia o armazenamento criptografado por credencial (CE).
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 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 permissão ao 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, o Android oferece suporte à inicialização direta, que permite que os apps em um dispositivo sejam iniciados antes que o armazenamento do CE seja desbloqueado pelo usuário. A implementação do suporte à inicialização direta ofereceu aos usuários uma experiência melhor antes que o fator de conhecimento da tela de bloqueio (LSKF, na sigla em inglês) precisasse 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 o invasor 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 de CE não pode ser lido por um invasor que tem o dispositivo fisicamente 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 nas 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 é possível ler a RAM do dispositivo em tempo real.
- 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 por um PIN do usuário, é usada para desbloquear o dispositivo
e descriptografar o armazenamento de CE.
- Quando uma reinicialização durante a noite é programada, o Android solicita que o usuário insira o PIN e calcula uma senha sintética (SP).
- Em seguida, ele criptografa o SP duas vezes: uma vez com uma chave
K_sarmazenada na RAM e outra com uma chaveK_karmazenada no TEE. - O SP com criptografia dupla é armazenado no disco, e o SP é apagado da RAM. As duas chaves são geradas e usadas apenas para uma reinicialização.
- Quando chega a hora de reiniciar, o Android confia o
K_sao servidor. O recibo comK_ké criptografado antes de ser armazenado no disco. - Após a reinicialização, o Android usa
K_kpara descriptografar o recibo e o envia ao servidor para recuperarK_s.K_keK_ssão usados para descriptografar o SP armazenado no disco.- O Android usa o SP para desbloquear o armazenamento do CE e permitir a inicialização normal do app.
K_keK_ssão descartados.
As atualizações que mantêm seu smartphone seguro podem acontecer em um momento conveniente para você: enquanto você dorme.
Repetição de 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 uma verificação de código PIN simples (uma repetição do PIN do chip) após uma reinicialização autônoma para restaurar a conectividade celular (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 só pode ser recuperado e usado para verificação após uma reinicialização autônoma bem-sucedida. 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 recriptografado e armazenado sempre que o usuário o ativa, verifica ou modifica. O PIN do SIM será descartado se uma das seguintes situações ocorrer:
- O chip é removido ou redefinido.
- O usuário desativa o PIN.
- Uma reinicialização não iniciada pelo RoR ocorreu.
O PIN do chip armazenado só pode ser usado uma vez após a reinicialização iniciada pelo RoR e apenas por um período muito curto (20 segundos) se os detalhes do cartão SIM corresponderem. O PIN do SIM armazenado nunca sai do app TelephonyManager e não pode ser recuperado por módulos externos.
Diretrizes de implementação
No Android 12, as funções de RoR baseadas em servidor e de vários clientes oferecem uma carga mais leve aos parceiros quando eles enviam atualizações OTA. As atualizações necessárias podem ocorrer durante os períodos de inatividade convenientes do dispositivo, como durante horas de inatividade designadas.
Para garantir que as atualizações OTA durante esses períodos não interrompam os usuários,
use o modo escuro para reduzir a emissão de luz. Para fazer isso, faça com que o carregador de inicialização
do dispositivo procure a string unattended. Se unattended for true,
coloque 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.
TelephonyManager
O cliente OTA invoca a API do sistema TelephonyManager quando uma reinicialização é iminente
no Android 12. Essa API move todos os PINs em cache do
estado AVAILABLE para o estado REBOOT_READY. A API do sistema TelephonyManager
é protegida pela permissão de manifesto
REBOOT.
/**
* 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 privilegiados.
Teste
Para testar a nova API, execute este comando:
adb shell cmd phone unattended-rebootEsse 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:
- Se o hardware do SoC oferecer suporte à persistência da RAM em reinicializações, os OEMs poderão usar a implementação padrão no AOSP (Custo de RAM padrão).
- 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 nas reinicializações. Ou seja, o enclave precisa detectar a reinicialização e expirar um timer definido antes da reinicialização.
- Suporte para armazenamento de uma chave depositada no enclave RAM/ROM para que ela não possa 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 em reinicializações. Alguns SoCs não conseguem manter o conteúdo da RAM durante uma reinicialização. Portanto, recomendamos que os OEMs consultem os parceiros do SoC antes de ativar esse HAL padrão. A referência canônica para isso está na próxima seção.
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:
- O app cliente OTA faz o download da atualização.
- As chamadas do app cliente OTA para
RecoverySystem#prepareForUnattendedUpdate, que aciona a solicitação do PIN, padrão ou senha do usuário na tela de bloqueio durante o próximo desbloqueio. - O usuário desbloqueia o dispositivo na tela de bloqueio, e o dispositivo está pronto para receber a atualização.
- O app cliente OTA chama
RecoverySystem#rebootAndApply, que aciona imediatamente uma reinicialização.
No final desse fluxo, o dispositivo é reinicializado, e o mecanismo de retorno à operação desbloqueia o armazenamento criptografado por credencial (CE, na sigla em inglês). Para os apps, isso parece um desbloqueio normal do usuário, para que eles recebam todos os sinais, como ACTION_LOCKED_BOOT_COMPLETED e ACTION_BOOT_COMPLETED que eles normalmente recebem.
Modificar as configurações do produto
Um produto marcado como compatível com o recurso RoR no Android 11 precisa incluir uma implementação do HAL RebootEscrow e o arquivo XML do marcador de recurso. 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 reinicialização
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 padrão do HAL de depósito de reinicialização
Para usar a implementação padrão, é necessário reservar 65536 (0x10000) bytes. Nunca grave esses bytes em armazenamentos não voláteis 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, é necessário reservar memória para uma região pmem.
O exemplo a seguir mostra 0x50000000 sendo reservado:
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