Crittografia basata su file

Android 7.0 e versioni successive supportano la crittografia basata su file (FBE). La crittografia basata su file consente di criptare diversi file con chiavi diverse che possono essere sbloccate in modo indipendente.

Questo articolo descrive come attivare la crittografia basata su file sui nuovi dispositivi e come le app di sistema possono utilizzare le API Direct Boot per offrire agli utenti la migliore esperienza possibile e la massima sicurezza.

Tutti i dispositivi lanciati con Android 10 e versioni successive devono obbligatoriamente utilizzare la crittografia basata su file.

Avvio diretto

La crittografia basata su file abilita una nuova funzionalità introdotta in Android 7.0 chiamata Direct Boot. Il riavvio diretto consente ai dispositivi criptati di avviarsi direttamente alla schermata di blocco. In precedenza, sui dispositivi criptati che utilizzano la crittografia del disco completo (FDE), gli utenti dovevano fornire le credenziali prima che fosse possibile accedere ai dati, impedendo allo smartphone di eseguire tutte le operazioni tranne le più di base. Ad esempio, le sveglie non potevano funzionare, i servizi di accessibilità non erano disponibili e gli smartphone non potevano ricevere chiamate, ma erano limitati solo alle operazioni di base del tastierino di emergenza.

Con l'introduzione della crittografia basata su file (FBE) e di nuove API per rendere le app consapevoli della crittografia, è possibile che queste app operino in un contesto limitato. Ciò può accadere prima che gli utenti forniscano le proprie credenziali, proteggendo al contempo le informazioni private degli utenti.

Su un dispositivo con FBE abilitato, ogni utente del dispositivo ha due posizioni di archiviazione disponibili per le app:

  • Spazio di archiviazione con crittografia delle credenziali (CE), che è la posizione di archiviazione predefinita ed è disponibile solo dopo che l'utente ha sbloccato il dispositivo.
  • Spazio di archiviazione criptato del dispositivo (DE), ovvero un percorso di archiviazione disponibile sia durante la modalità di avvio diretto sia dopo che l'utente ha sbloccato il dispositivo.

Questa separazione rende i profili di lavoro più sicuri perché consente di proteggere più utenti alla volta, in quanto la crittografia non si basa più solo su una password al momento dell'avvio.

L'API Direct Boot consente alle app che supportano la crittografia di accedere a ciascuna di queste aree. Sono state apportate modifiche al ciclo di vita dell'app per soddisfare la necessità di informare le app quando lo spazio di archiviazione CE di un utente viene sbloccato in risposta alla prima inserimento delle credenziali nella schermata di blocco o, nel caso del profilo di lavoro, fornire un autenticazione di lavoro. I dispositivi con Android 7.0 devono supportare queste nuove API e questi nuovi cicli di vita, indipendentemente dal fatto che implementino o meno FBE. Tuttavia, senza FBE, lo spazio di archiviazione DE e CE è sempre nello stato sbloccato.

Nell'Android Open Source Project (AOSP) è fornita un'implementazione completa della crittografia basata su file sui file system Ext4 e F2FS e deve essere attivata solo sui dispositivi che soddisfano i requisiti. I produttori che scelgono di utilizzare FBE possono esplorare i modi per ottimizzare la funzionalità in base al system on chip (SoC) utilizzato.

Tutti i pacchetti necessari in AOSP sono stati aggiornati in modo da supportare il boot diretto. Tuttavia, se i produttori di dispositivi utilizzano versioni personalizzate di queste app, devono assicurarsi che esistano almeno pacchetti compatibili con il boot diretto che forniscono i seguenti servizi:

  • Servizi di telefonia e Dialer
  • Metodo di inserimento delle password nella schermata di blocco

Esempi e origine

Android fornisce un'implementazione di riferimento della crittografia basata su file, in cui vold (system/vold) fornisce la funzionalità per la gestione dei dispositivi di archiviazione e dei volumi su Android. L'aggiunta di FBE fornisce a vold diversi nuovi comandi per supportare la gestione delle chiavi per le chiavi CE e DE di più utenti. Oltre alle modifiche principali per l'utilizzo delle funzionalità di crittografia basata su file nel kernel, molti pacchetti di sistema, tra cui la schermata di blocco e SystemUI, sono stati modificati per supportare le funzionalità FBE e Direct Boot. come le seguenti.

  • AOSP Dialer (packages/apps/Dialer)
  • Orologio da scrivania (packages/apps/DeskClock)
  • LatinIME (packages/inputmethods/LatinIME)*
  • App Impostazioni (packages/apps/Settings)*
  • SystemUI (frameworks/base/packages/SystemUI)*

* App di sistema che utilizzano l'attributo manifestdefaultToDeviceProtectedStorage

Altri esempi di app e servizi che supportano la crittografia possono essere trovati eseguendo il comando mangrep directBootAware nella directory dei framework o dei pacchetti dell'albero delle sorgenti AOSP.

Dipendenze

Per utilizzare in sicurezza l'implementazione AOSP di FBE, un dispositivo deve soddisfare le seguenti dipendenze:

  • Supporto del kernel per la crittografia Ext4 o F2FS.
  • Supporto di Keymaster con HAL versione 1.0 o successive. Non è supportato Keymaster 0.3 in quanto non fornisce le funzionalità necessarie o garantisce protezione sufficiente per le chiavi di crittografia.
  • Keymaster/Keystore e Gatekeeper devono essere implementati in un Trusted Execution Environment (TEE) per fornire protezione alle chiavi DE in modo che un sistema operativo non autorizzato (sistema operativo personalizzato eseguito sul dispositivo) non possa semplicemente richiedere le chiavi DE.
  • Hardware Root of Trust e Avvio verificato vincolati all'inizializzazione di Keymaster sono obbligatori per garantire che le chiavi DE non siano accessibili da un sistema operativo non autorizzato.

Implementazione

Innanzitutto, le app come sveglie, telefono e funzionalità di accessibilità devono essere impostate su android:directBootAware in base alla documentazione per gli sviluppatori di Direct Boot.

Supporto del kernel

Il supporto del kernel per la crittografia Ext4 e F2FS è disponibile nei kernel comuni Android, versione 3.18 e successive. Per attivarlo in un kernel versione 5.1 o successiva, utilizza: 

CONFIG_FS_ENCRYPTION=y

Per i kernel precedenti, utilizza CONFIG_EXT4_ENCRYPTION=y se il filesystem userdata del dispositivo è Ext4 oppure CONFIG_F2FS_FS_ENCRYPTION=y se il filesystem userdata del dispositivo è F2FS.

Se il tuo dispositivo supporta lo spazio di archiviazione adottabile o utilizza la crittografia dei metadati sullo spazio di archiviazione interno, attiva anche le opzioni di configurazione del kernel necessarie per la crittografia dei metadati, come descritto nella documentazione sulla crittografia dei metadati.

Oltre al supporto funzionale per la crittografia Ext4 o F2FS, i produttori di dispositivi devono anche attivare l'accelerazione della crittografia per velocizzare la crittografia basata su file e migliorare l'esperienza utente. Ad esempio, su dispositivi basati su ARM64, l'accelerazione ARMv8 CE (Cryptography Extensions) può essere attivata impostando le seguenti opzioni di configurazione del kernel: 

CONFIG_CRYPTO_AES_ARM64_CE_BLK=y
CONFIG_CRYPTO_SHA2_ARM64_CE=y

Per migliorare ulteriormente le prestazioni e ridurre il consumo energetico, i produttori di dispositivi potrebbero anche prendere in considerazione l'implementazione di hardware di crittografia in linea, che cripta/decripta i dati durante il trasferimento verso/dall'unità di archiviazione. I kernel comuni di Android (versione 4.14 e successive) contengono un framework che consente di utilizzare la crittografia in linea quando è disponibile il supporto dei driver hardware e del fornitore. Il framework di crittografia in linea può essere attivato impostando le seguenti opzioni di configurazione del kernel: 

CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION=y
CONFIG_FS_ENCRYPTION=y
CONFIG_FS_ENCRYPTION_INLINE_CRYPT=y

Se il tuo dispositivo utilizza lo spazio di archiviazione basato su UFS, attiva anche: 

CONFIG_SCSI_UFS_CRYPTO=y

Se il dispositivo utilizza lo spazio di archiviazione eMMC, attiva anche: 

CONFIG_MMC_CRYPTO=y

Attiva la crittografia basata su file

L'attivazione della crittografia lato client su un dispositivo richiede l'attivazione nello spazio di archiviazione interno (userdata). Viene attivata automaticamente anche nello spazio di archiviazione adottabile. Tuttavia, se necessario, il formato di crittografia nello spazio di archiviazione adottabile può essere ignorato.

Memoria interna

FBE viene attivato aggiungendo l'opzione fileencryption=contents_encryption_mode[:filenames_encryption_mode[:flags]] alla colonna fs_mgr_flags della riga fstab per userdata. Questa opzione definisce il formato di crittografia nello stoccaggio interno. Contiene fino a tre parametri separati da due punti:

  • Il parametro contents_encryption_mode definisce l'algoritmo crittografico utilizzato per criptare i contenuti del file. Può essere aes-256-xts o adiantum. A partire da Android 11, può anche essere lasciato vuoto per specificare l'algoritmo predefinito, ovvero aes-256-xts.
  • Il parametro filenames_encryption_mode definisce l'algoritmo crittografico utilizzato per criptare i nomi dei file. Può essere aes-256-cts, aes-256-heh, adiantum o aes-256-hctr2. Se non specificato, il valore predefinito è aes-256-cts se contents_encryption_mode è aes-256-xts o adiantum se contents_encryption_mode è adiantum.
  • Il parametro flags, nuovo in Android 11, è un elenco di flag separati dal carattere +. Sono supportati i seguenti flag:
    • Il flag v1 seleziona i criteri di crittografia della versione 1; il flag v2 seleziona i criteri di crittografia della versione 2. I criteri di crittografia della versione 2 utilizzano una funzione di derivazione delle chiavi più sicura e flessibile. Il valore predefinito è v2 se il dispositivo è stato lanciato su Android 11 o versioni successive (come stabilito da ro.product.first_api_level) o v1 se il dispositivo è stato lanciato su Android 10 o versioni precedenti.
    • Il flag inlinecrypt_optimized seleziona un formato di crittografia ottimizzato per l'hardware di crittografia in linea che non gestisce in modo efficiente un numero elevato di chiavi. Per farlo, ricava una sola chiave di crittografia dei contenuti del file per chiave CE o DE, anziché una per file. La generazione degli IV (vettori di inizializzazione) viene adeguatamente modificata.
    • Il flag emmc_optimized è simile a inlinecrypt_optimized, ma seleziona anche un metodo di generazione degli IV che li limita a 32 bit. Questo flag deve essere utilizzato solo su hardware di crittografia in linea conforme alla specifica JEDEC eMMC v5.2 e pertanto supporta solo IV di 32 bit. Sull'altro hardware di crittografia in linea, utilizza inlinecrypt_optimized. Questo flag non deve mai essere utilizzato su archiviazione basata su UFS; la specifica UFS consente l'utilizzo di IV a 64 bit.
    • Sui dispositivi che supportano le chiavi con wrapping hardware, il flag wrappedkey_v0 abilita l'uso di queste chiavi per la crittografia lato client lato client. Può essere utilizzato solo in combinazione con l'opzione di montaggio inlinecrypt e con il flag inlinecrypt_optimized o emmc_optimized.
    • Il flag dusize_4k forza la dimensione dell'unità di dati di crittografia a essere 4096 byte anche quando la dimensione del blocco del filesystem non è di 4096 byte. Le dimensioni dell'unità di dati di crittografia corrispondono alla granularità della crittografia dei contenuti dei file. Questo flag è disponibile da Android 15. Questo flag deve essere utilizzato solo per attivare l'utilizzo di hardware di crittografia in linea che non supporta unità di dati superiori a 4096 byte, su un dispositivo che utilizza una dimensione della pagina superiore a 4096 byte e che utilizza il file system f2fs.

Se non utilizzi l'hardware di crittografia in linea, l'impostazione consigliata per la maggior parte dei dispositivi è fileencryption=aes-256-xts. Se utilizzi hardware di crittografia in linea, l'impostazione consigliata per la maggior parte dei dispositivi è fileencryption=aes-256-xts:aes-256-cts:inlinecrypt_optimized (o fileencryption=::inlinecrypt_optimized). Sui dispositivi senza alcuna forma di accelerazione AES, è possibile utilizzare Adiantum anziché AES impostando fileencryption=adiantum.

Da Android 14, AES-HCTR2 è la modalità preferita per la crittografia dei nomi file per i dispositivi con istruzioni di crittografia accelerate. Tuttavia, solo i kernel Android più recenti supportano AES-HCTR2. In una futura release di Android, è prevista la sua adozione come modalità predefinita per la crittografia dei nomi file. Se il kernel supporta AES-HCTR2, può essere attivato per la crittografia dei nomi file impostando filenames_encryption_mode su aes-256-hctr2. Nel caso più semplice, viene eseguito con fileencryption=aes-256-xts:aes-256-hctr2.

Sui dispositivi lanciati con Android 10 o versioni precedenti, fileencryption=ice è accettato anche per specificare l'uso della FSCRYPT_MODE_PRIVATE modalità di crittografia dei contenuti dei file. Questa modalità non è implementata dai kernel comuni di Android, ma potrebbe essere implementata dai fornitori che utilizzano patch del kernel personalizzate. Il formato sul disco prodotto da questa modalità era specifico del fornitore. Sui dispositivi lanciati con Android 11 o versioni successive, questa modalità non è più consentita e deve essere utilizzato un formato di crittografia standard.

Per impostazione predefinita, la crittografia dei contenuti dei file viene eseguita utilizzando l'API di crittografia del kernel di Linux. Se vuoi utilizzare invece la crittografia hardware in linea, aggiungi anche l'opzione di montaggio inlinecrypt. Ad esempio, una riga completafstab potrebbe avere il seguente aspetto: 

/dev/block/by-name/userdata /data f2fs nodev,noatime,nosuid,errors=panic,inlinecrypt wait,fileencryption=aes-256-xts:aes-256-cts:inlinecrypt_optimized

Spazio di archiviazione utilizzabile

Da Android 9, FBE e lo spazio di archiviazione adottabile possono essere utilizzati insieme.

Se specifichi l'opzione fstab fileencryption per userdata, attivi automaticamente anche FBE e la crittografia dei metadati nello spazio di archiviazione adottabile. Tuttavia, puoi ignorare i formati di crittografia FBE o dei metadati sullo spazio di archiviazione adottabile impostando le proprietà inPRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES.

Sui dispositivi lanciati con Android 11 o versioni successive, utilizza le seguenti proprietà:

  • ro.crypto.volume.options (novità di Android 11) seleziona il formato di crittografia FBE sulla memoria utilizzabile. Ha la stessa sintassi dell'argomento dell'opzione fstab fileencryption e utilizza gli stessi valori predefiniti. Consulta i consigli per fileencryption sopra per sapere cosa utilizzare qui.
  • ro.crypto.volume.metadata.encryption seleziona il formato di crittografia dei metadati nella memoria utilizzabile. Consulta la documentazione sulla crittografia dei metadati.

Sui dispositivi lanciati con Android 10 o versioni precedenti, utilizza le seguenti proprietà:

  • ro.crypto.volume.contents_mode seleziona la modalità di crittografia dei contenuti. Corrisponde al primo campo separato da due punti di ro.crypto.volume.options.
  • ro.crypto.volume.filenames_mode seleziona la modalità di crittografia dei nomi dei file. È equivalente al secondo campo separato da due punti di ro.crypto.volume.options, tranne per il fatto che il valore predefinito sui dispositivi lanciati con Android 10 o versioni precedenti è aes-256-heh. Sulla maggior parte dei dispositivi, questo valore deve essere override esplicitamente su aes-256-cts.
  • ro.crypto.fde_algorithm e ro.crypto.fde_sector_size seleziona il formato della crittografia dei metadati nello spazio di archiviazione utilizzabile. Consulta la documentazione sulla crittografia dei metadati.

Eseguire l'integrazione con Keymaster

L'HAL Keymaster deve essere avviato nell'ambito della classe early_hal. Questo perché FBE richiede che Keymaster sia pronto a gestire le richieste entro la fase di avvio di post-fs-data, quando vold configura le chiavi iniziali.

Escludere le directory

init applica la chiave DE di sistema a tutte le directory di primo livello di /data, ad eccezione di quelle che devono essere non criptate, come la directory che contiene la chiave DE di sistema stessa e le directory che contengono directory CE o DE utente. Le chiavi di crittografia vengono applicate in modo ricorsivo e non possono essere sostituite dalle sottodirectory.

In Android 11 e versioni successive, la chiave applicata da init alle directory può essere controllata dall'argomento encryption=<action> del comando mkdir negli script di inizializzazione. I possibili valori di <action> sono documentati nel file README per il linguaggio di inizializzazione di Android.

In Android 10, le azioni di crittografia init erano hardcoded nella seguente posizione: 

/system/extras/libfscrypt/fscrypt_init_extensions.cpp

In Android 9 e versioni precedenti, la posizione era: 

/system/extras/ext4_utils/ext4_crypt_init_extensions.cpp

È possibile aggiungere eccezioni per impedire la crittografia di determinate directory. Se vengono apportate modifiche di questo tipo, il produttore del dispositivo deve includere criteri SELinux che concedono l'accesso solo alle app che devono utilizzare la directory non criptata. In questo modo dovrebbero essere escluse tutte le app non attendibili.

L'unico caso d'uso accettabile noto per questo è il supporto delle funzionalità OTA legacy.

Supportare l'avvio diretto nelle app di sistema

Rendere le app compatibili con il riavvio diretto

Per facilitare la migrazione rapida delle app di sistema, sono disponibili due nuovi attributi che possono essere impostati a livello di app. L'attributo defaultToDeviceProtectedStorage è disponibile solo per le app di sistema. L'attributo directBootAware è disponibile per tutti. 

<application
    android:directBootAware="true"
    android:defaultToDeviceProtectedStorage="true">

L'attributo directBootAware a livello di app è un'abbreviazione per contrassegnare tutti i componenti dell'app come consapevoli della crittografia.

L'attributo defaultToDeviceProtectedStorage reindirizza la posizione di archiviazione predefinita dell'app in modo che indichi lo spazio di archiviazione DE anziché quello CE. Le app di sistema che utilizzano questo flag devono controllare attentamente tutti i dati archiviati nella posizione predefinita e modificare i percorsi dei dati sensibili per utilizzare lo spazio di archiviazione CE. I produttori di dispositivi che utilizzano questa opzione devono ispezionare attentamente i dati che archiviano per assicurarsi che non contengano informazioni personali.

Quando viene eseguita in questa modalità, le seguenti API di sistema sono disponibili per gestire esplicitamente un contesto basato sullo spazio di archiviazione CE, se necessario, e sono equivalenti alle loro controparti protette dal dispositivo.

  • Context.createCredentialProtectedStorageContext()
  • Context.isCredentialProtectedStorage()

Supportare più utenti

Ogni utente in un ambiente multiutente riceve una chiave di crittografia separata. Ogni utente riceve due chiavi: una DE e una CE. L'utente 0 deve accedere per primo al dispositivo in quanto è un utente speciale. Questo è pertinente per gli utilizzi di Amministrazione dei dispositivi.

Le app che supportano la crittografia interagiscono tra gli utenti nel seguente modo: INTERACT_ACROSS_USERS e INTERACT_ACROSS_USERS_FULL consentono a un'app di agire su tutti gli utenti del dispositivo. Tuttavia, queste app possono accedere solo alle directory con crittografia CE per gli utenti già sbloccati.

Un'app potrebbe essere in grado di interagire liberamente nelle aree DE, ma lo sblocco di un utente non significa che tutti gli utenti del dispositivo siano sbloccati. L'app dovrebbe controllare questo stato prima di tentare di accedere a queste aree.

Ogni ID utente del profilo di lavoro riceve anche due chiavi: DE e CE. Quando la verifica di lavoro viene superata, l'utente del profilo viene sbloccato e Keymaster (in TEE) può fornire la chiave TEE del profilo.

Gestire gli aggiornamenti

La partizione di ripristino non è in grado di accedere allo spazio di archiviazione protetto da DE nella partizione userdata. Per i dispositivi che implementano FBE è vivamente consigliato supportare gli aggiornamenti OTA utilizzando gli aggiornamenti di sistema A/B. Poiché l'OTA può essere applicata durante il normale funzionamento, non è necessario il ripristino per accedere ai dati sulla unità criptata.

Quando utilizzi una soluzione OTA precedente, che richiede il recupero per accedere al file OTA nella partizione userdata:

  1. Crea una directory di primo livello (ad esempio misc_ne) nella userdata partizione.
  2. Configura questa directory di primo livello in modo che non sia criptata (vedi Esclusione delle directory).
  3. Crea una directory all'interno della directory di primo livello per contenere i pacchetti OTA.
  4. Aggiungi una regola SELinux e contesti file per controllare l'accesso a questa directory e ai suoi contenuti. Solo il processo o le app che ricevono aggiornamenti OTA devono essere in grado di leggere e scrivere in questa directory. Nessun'altra app o processo deve avere accesso a questa directory.

Convalida

Per assicurarti che la versione implementata della funzionalità funzioni come previsto, esegui innanzitutto i numerosi test di crittografia CTS, ad esempio DirectBootHostTest e EncryptionTest.

Se il dispositivo è in esecuzione su Android 11 o versioni successive, esegui anche vts_kernel_encryption_test: 

atest vts_kernel_encryption_test

oppure:

vts-tradefed run vts -m vts_kernel_encryption_test

Inoltre, i produttori di dispositivi possono eseguire i seguenti test manuali. Su un dispositivo con FBE abilitato:

  • Verifica che ro.crypto.state esista
    • Assicurati che ro.crypto.state sia criptato
  • Verifica che ro.crypto.type esista
    • Assicurati che ro.crypto.type sia impostato su file.

Inoltre, i tester possono verificare che lo spazio di archiviazione CE sia bloccato prima che il dispositivo sia stato sbloccato per la prima volta dall'avvio. Per farlo, utilizza una build userdebug o eng, imposta un PIN, una sequenza o una password per l'utente principale e riavvia il dispositivo. Prima di sbloccare il dispositivo, esegui il seguente comando per controllare lo spazio di archiviazione CE dell'utente principale. Se il dispositivo utilizza la modalità utente del sistema headless (la maggior parte dei dispositivi automotive), l'utente principale è l'utente 10, quindi esegui: 

adb root; adb shell ls /data/user/10

Su altri dispositivi (la maggior parte dei dispositivi non Automotive), l'utente principale è l'utente 0, quindi esegui:

adb root; adb shell ls /data/user/0

Verifica che i nomi dei file elencati siano codificati in Base64, il che indica che sono criptati e che la chiave per decriptarli non è ancora disponibile. Se i nomi file sono elencati in testo normale, c'è un problema.

I produttori di dispositivi sono inoltre invitati a eseguire i test Linux upstream per fscrypt sui propri dispositivi o kernel. Questi test fanno parte della suite di test del file system xfstests. Tuttavia, questi test a monte non sono ufficialmente supportati da Android.

Dettagli sull'implementazione di AOSP

Questa sezione fornisce dettagli sull'implementazione di AOSP e descrive come funziona la crittografia basata su file. I produttori di dispositivi non dovrebbero dover apportare modifiche per utilizzare FBE e Direct Boot sui loro dispositivi.

Crittografia fscrypt

L'implementazione AOSP utilizza la crittografia "fscrypt" (supportata da ext4 e f2fs) nel kernel e in genere è configurata per:

  • Crittografa i contenuti dei file con AES-256 in modalità XTS
  • Crittografa i nomi dei file con AES-256 in modalità CBC-CTS

È supportata anche la crittografia Adiantum. Quando la crittografia Adiantum è attivata, sia i contenuti dei file sia i nomi dei file vengono criptati con Adiantum.

fscrypt supporta due versioni dei criteri di crittografia: la versione 1 e la versione 2. La versione 1 è deprecata e i requisiti CDD per i dispositivi lanciati con Android 11 e versioni successive sono compatibili solo con la versione 2. I criteri di crittografia della versione 2 utilizzano HKDF-SHA512 per ricavare le chiavi di crittografia effettive dalle chiavi fornite dallo spazio utente.

Per ulteriori informazioni su fscrypt, consulta la documentazione del kernel upstream.

Classi di archiviazione

La tabella seguente elenca le chiavi FBE e le directory che proteggono in modo più dettagliato:

Classe di archiviazione Descrizione Elenchi
Non criptato Directory in /data che non possono o non devono essere protette da FBE. Sui dispositivi che utilizzano la crittografia dei metadati, queste directory non sono completamente decriptate, ma sono protette dalla chiave di crittografia dei metadati, che è equivalente alla crittografia lato sistema.
  • /data/apex, esclusi /data/apex/decompressed e /data/apex/ota_reserved che sono sistemi DE
  • /data/lost+found
  • /data/preloads
  • /data/unencrypted
  • Tutte le directory le cui sottodirectory utilizzano chiavi FBE diverse. Ad esempio, poiché ogni directory /data/user/${user_id} utilizza una chiave per utente, /data/user non utilizza alcuna chiave.
Sistema DE Dati criptati sul dispositivo non associati a un utente specifico
  • /data/apex/decompressed
  • /data/apex/ota_reserved
  • /data/app
  • /data/misc
  • /data/system
  • /data/vendor
  • Tutte le altre sottodirectory di /data che questa tabella non menziona come appartenenti a una classe diversa
Per ogni avvio File di sistema effimeri che non devono sopravvivere a un riavvio /data/per_boot
CE utente (interno) Dati criptati con credenziali per utente nello spazio di archiviazione interno
  • /data/data (alias di /data/user/0)
  • /data/media/${user_id}
  • /data/misc_ce/${user_id}
  • /data/system_ce/${user_id}
  • /data/user/${user_id}
  • /data/vendor_ce/${user_id}
Utente DE (interno) Dati criptati per utente sul dispositivo nello spazio di archiviazione interno
  • /data/misc_de/${user_id}
  • /data/system_de/${user_id}
  • /data/user_de/${user_id}
  • /data/vendor_de/${user_id}
CE dell'utente (adottabile) Dati con crittografia delle credenziali per utente nello spazio di archiviazione adottabile
  • /mnt/expand/${volume_uuid}/media/${user_id}
  • /mnt/expand/${volume_uuid}/misc_ce/${user_id}
  • /mnt/expand/${volume_uuid}/user/${user_id}
Utente DE (adottato) Dati criptati per utente sul dispositivo nello spazio di archiviazione adottabile
  • /mnt/expand/${volume_uuid}/misc_de/${user_id}
  • /mnt/expand/${volume_uuid}/user_de/${user_id}

Archiviazione e protezione delle chiavi

Tutte le chiavi FBE sono gestite da vold e vengono archiviate criptate su disco, tranne la chiave per ogni avvio che non viene archiviata affatto. Nella tabella seguente sono elencate le posizioni in cui sono memorizzate le varie chiavi FBE:

Tipo di chiave Posizione della chiave Classe di archiviazione della posizione della chiave
Chiave DE di sistema /data/unencrypted Non criptato
Chiavi CE (interne) utente /data/misc/vold/user_keys/ce/${user_id} Sistema DE
Chiavi DE (interne) utente /data/misc/vold/user_keys/de/${user_id} Sistema DE
Chiavi CE (adottabili) utente /data/misc_ce/${user_id}/vold/volume_keys/${volume_uuid} CE utente (interno)
Chiavi DE (adottabili) utente /data/misc_de/${user_id}/vold/volume_keys/${volume_uuid} Utente DE (interno)

Come mostrato nella tabella precedente, la maggior parte delle chiavi FBE viene archiviata in directory che sono criptate da un'altra chiave FBE. Le chiavi non possono essere sbloccate finché non è stato sbloccato il classe di archiviazione che le contiene.

vold applica anche un livello di crittografia a tutte le chiavi FBE. Ogni chiave, oltre alle chiavi CE per lo spazio di archiviazione interno, viene criptata con AES-256-GCM utilizzando la propria chiave Keystore che non è esposta all'esterno del TEE. In questo modo, le chiavi FBE non possono essere sbloccate a meno che non sia stato avviato un sistema operativo attendibile, come imposto dall'Avvio verificato. La resistenza al rollback è richiesta anche per la chiave del Keystore, che consente di eliminare in modo sicuro le chiavi FBE sui dispositivi in cui Keymaster supporta la resistenza al rollback. Come metodo di riserva di tipo "best effort" per quando la resistenza al rollback non è disponibile, l'hash SHA-512 di 16384 byte casuali memorizzati nel file secdiscardable memorizzato accanto alla chiave viene utilizzato come tag ID app della chiave del Keystore. Tutti questi byte devono essere recuperati per recuperare una chiave FBE.

Le chiavi CE per lo spazio di archiviazione interno ricevono un livello di protezione più elevato che garantisce che non possano essere sbloccate senza conoscere il Fattore di conoscenza (LSKF) della schermata di blocco dell'utente (PIN, sequenza o password), un token di reimpostazione del passcode sicuro o entrambe le chiavi lato client e lato server per un'operazione di Ripristino all'avvio. È consentito creare token di reimpostazione del passcode solo per i profili di lavoro e per i dispositivi completamente gestiti.

Per farlo, vold cripta ogni chiave CE per lo spazio di archiviazione interno utilizzando una chiave AES-256-GCM derivata dalla password sintetica dell'utente. La password sintetica è un segreto crittografico immutabile ad alta entropia generato in modo casuale per ogni utente. LockSettingsService in system_server gestisce la password sintetica e i modi in cui viene protetta.

Per proteggere la password sintetica con la chiave LSKF,LockSettingsService innanzitutto la allunga passandola attraverso scrypt, con un obiettivo di tempo di circa 25 ms e un utilizzo della memoria di circa 2 MiB. Poiché i token LSKF sono in genere brevi, questo passaggio solitamente non offre molta sicurezza. Il livello di sicurezza principale è l'elemento di sicurezza (SE) o il limite di velocità imposto dal TEE descritto di seguito.

Se il dispositivo è dotato di un Secure Element (SE), LockSettingsService mappa la LSKF estesa a un secret casuale ad alta entropia memorizzato nell'SE utilizzando la HAL Weaver. LockSettingsService cripta quindi la password sintetica due volte: prima con una chiave software derivata dalla LSKF estesa e dal segreto Weaver e poi con una chiave del Keystore non associata all'autenticazione. Ciò fornisce un limite di frequenza imposto da SE per le supposizioni LSKF.

Se il dispositivo non ha un SE, LockSettingsService utilizza invece la chiave LSKF estesa come password del Gatekeeper. LockSettingsService cripta quindi la password sintetica due volte: prima con una chiave software derivata dall'LSKF allungato e dall'hash di un file secdiscardable e poi con una chiave dell'archivio chiavi associata all'autenticazione della registrazione di Gatekeeper. Ciò fornisce un limite di frequenza imposto da TEE per le supposizioni LSKF.

Quando il token LSKF viene modificato, LockSettingsService elimina tutte le informazioni associate all'associazione della password sintetica al vecchio token LSKF. Sui dispositivi che supportano le chiavi Keystore resistenti a Weaver o al rollback, questo garantisce l'eliminazione sicura della vecchia associazione. Per questo motivo, le protezioni descritte qui vengono applicate anche quando l'utente non dispone di un LSKF.