Android 7.0 et versions ultérieures sont compatibles avec le chiffrement basé sur les fichiers (FBE). FBE permet de chiffrer différents fichiers à l'aide de différentes clés pouvant être déverrouillées indépendamment. Ces clés permettent de chiffrer à la fois le contenu et les noms des fichiers. Lorsque le chiffrement de bout en bout est utilisé, d'autres informations, telles que les mises en page de répertoires, les tailles de fichiers, les autorisations et les heures de création/modification, ne sont pas chiffrées. Collectivement, ces autres informations sont appelées métadonnées du système de fichiers.
Android 9 a introduit la prise en charge du chiffrement des métadonnées. Avec le chiffrement des métadonnées, une seule clé présente au démarrage chiffre tout contenu qui n'est pas chiffré par FBE. Cette clé est protégée par Keymaster, qui est à son tour protégé par le démarrage validé.
Le chiffrement des métadonnées est toujours activé sur le stockage adoptable lorsque le FBE est activé. Le chiffrement des métadonnées peut également être activé sur la mémoire de stockage interne. Le chiffrement des métadonnées sur la mémoire de stockage interne doit être activé sur les appareils lancés avec Android 11 ou version ultérieure.
Implémentation sur la mémoire de stockage interne
Vous pouvez configurer le chiffrement des métadonnées dans la mémoire de stockage interne des nouveaux appareils en configurant le système de fichiers metadata, en modifiant la séquence d'initialisation et en activant le chiffrement des métadonnées dans le fichier fstab de l'appareil.
Prérequis
Le chiffrement des métadonnées ne peut être configuré que lors du premier formatage de la partition de données. Par conséquent, cette fonctionnalité n'est disponible que pour les nouveaux appareils. Une OTA ne doit donc pas modifier ce point.
Le chiffrement des métadonnées nécessite l'activation du module dm-default-key dans votre noyau. Sous Android 11 et versions ultérieures, dm-default-key est compatible avec les noyaux communs Android, version 4.14 et ultérieure. Cette version de dm-default-key utilise un framework de chiffrement indépendant du matériel et du fournisseur appelé blk-crypto.
Pour activer dm-default-key, utilisez:
CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION=y CONFIG_FS_ENCRYPTION_INLINE_CRYPT=y CONFIG_DM_DEFAULT_KEY=y
dm-default-key utilise du matériel de chiffrement intégré (matériel qui chiffre/déchiffre les données en transit vers/depuis l'appareil de stockage) le cas échéant. Si vous n'utilisez pas de matériel de chiffrement intégré, il est également nécessaire d'activer un remplacement de l'API de cryptographie du noyau:
CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION_FALLBACK=y
Lorsque vous n'utilisez pas de matériel de chiffrement intégré, vous devez également activer toute accélération basée sur le processeur disponible, comme recommandé dans la documentation FBE.
Sous Android 10 et versions antérieures, dm-default-key n'était pas compatible avec le noyau commun Android. Il appartenait donc aux fournisseurs d'implémenter dm-default-key.
Configurer le système de fichiers de métadonnées
Étant donné que rien dans la partition userdata ne peut être lu tant que la clé de chiffrement des métadonnées n'est pas présente, la table de partition doit mettre de côté une partition distincte appelée "partition des métadonnées" pour stocker les blobs Keymaster qui protègent cette clé. La partition de métadonnées doit être de 16 Mo.
fstab.hardware doit inclure une entrée pour le système de fichiers de métadonnées qui se trouve sur cette partition et l'installer à /metadata, y compris l'indicateur formattable pour s'assurer qu'il est formaté au démarrage. Le système de fichiers f2fs ne fonctionne pas sur les partitions de petite taille. Nous vous recommandons d'utiliser ext4 à la place. Exemple :
/dev/block/bootdevice/by-name/metadata /metadata ext4 noatime,nosuid,nodev,discard wait,check,formattable
Pour vous assurer que le point d'installation /metadata existe, ajoutez la ligne suivante à BoardConfig-common.mk :
BOARD_USES_METADATA_PARTITION := true
Modifications apportées à la séquence d'initialisation
Lorsque le chiffrement des métadonnées est utilisé, vold doit être exécuté avant l'installation de /data. Pour vous assurer qu'il est démarré suffisamment tôt, ajoutez la strophe suivante à init.hardware.rc :
# We need vold early for metadata encryption
on early-fs
start vold
Keymaster doit être en cours d'exécution et prêt avant que l'initialisation ne tente de monter /data.
init.hardware.rc doit déjà contenir une instruction mount_all qui installe /data dans le stanza on
late-fs. Avant cette ligne, ajoutez la directive pour exécuter le service 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} --late
Activer le chiffrement des métadonnées
Enfin, ajoutez keydirectory=/metadata/vold/metadata_encryption à la colonne fs_mgr_flags de l'entrée fstab pour userdata. Par exemple, une ligne fstab complète peut se présenter comme suit :
/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
Par défaut, l'algorithme de chiffrement des métadonnées sur le stockage interne est AES-256-XTS. Vous pouvez ignorer ce comportement en définissant l'option metadata_encryption, également dans la colonne fs_mgr_flags:
- Sur les appareils qui ne disposent pas d'accélération AES, le chiffrement Adiantum peut être activé en définissant
metadata_encryption=adiantum. - Sur les appareils compatibles avec les clés encapsulées dans le matériel, la clé de chiffrement des métadonnées peut être encapsulée matériellement en définissant
metadata_encryption=aes-256-xts:wrappedkey_v0(oumetadata_encryption=:wrappedkey_v0de manière équivalente, caraes-256-xtsest l'algorithme par défaut).
Étant donné que l'interface du kernel vers dm-default-key a changé dans Android 11, vous devez également vous assurer d'avoir défini la valeur correcte pour PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL dans device.mk. Par exemple, si votre appareil se lance avec Android 11 (niveau d'API 30), device.mk doit contenir les éléments suivants:
PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL := 30
Vous pouvez également définir la propriété système suivante pour forcer l'utilisation de la nouvelle API dm-default-key, quel que soit le niveau d'API de livraison:
PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += \
ro.crypto.dm_default_key.options_format.version=2
Validation
Pour vérifier que le chiffrement des métadonnées est activé et fonctionne correctement, exécutez les tests décrits ci-dessous. Tenez également compte des problèmes courants décrits ci-dessous.
Tests
Commencez par exécuter la commande suivante pour vérifier que le chiffrement des métadonnées est activé sur le stockage interne :
adb rootadb shell dmctl table userdata
Le résultat doit être semblable à ceci :
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
Si vous avez ignoré les paramètres de chiffrement par défaut en définissant l'option metadata_encryption dans le fichier fstab de l'appareil, le résultat diffère légèrement de ce qui précède. Par exemple, si vous avez activé le chiffrement Adiantum, le troisième champ est xchacha12,aes-adiantum-plain64 au lieu de aes-xts-plain64.
Exécutez ensuite vts_kernel_encryption_test pour vérifier l'exactitude du chiffrement des métadonnées et du FBE :
atest vts_kernel_encryption_test
ou :
vts-tradefed run vts -m vts_kernel_encryption_test
Problèmes courants
Lors de l'appel à mount_all, qui installe la partition /data chiffrée par les métadonnées, init exécute l'outil vdc. L'outil vdc se connecte à vold via binder pour configurer l'appareil chiffré par les métadonnées et installer la partition. Pendant la durée de cet appel, init est bloqué, et les tentatives de lecture ou de définition des propriétés init sont bloquées jusqu'à la fin de mount_all.
Si, à ce stade, une partie du travail de vold est bloquée directement ou indirectement lors de la lecture ou de la définition d'une propriété, un interblocage se produit. Il est important de s'assurer que vold peut effectuer la lecture des clés, interagir avec Keymaster et monter le répertoire de données sans interagir davantage avec init.
Si Keymaster n'est pas complètement démarré lors de l'exécution de mount_all, il ne répond pas à vold tant qu'il n'a pas lu certaines propriétés de init, ce qui entraîne exactement l'interblocage décrit. Placer exec_start wait_for_keymaster au-dessus de l'appel mount_all approprié, comme indiqué, garantit que Keymaster s'exécute entièrement à l'avance et évite ainsi ce blocage.
Configuration sur le stockage adoptable
Depuis Android 9, une forme de chiffrement des métadonnées est toujours activée sur le stockage adoptable chaque fois que le chiffrement de bout en bout est activé, même lorsque le chiffrement des métadonnées n'est pas activé sur le stockage interne.
Dans AOSP, il existe deux implémentations du chiffrement des métadonnées sur le stockage adoptable : une version obsolète basée sur dm-crypt et une version plus récente basée sur dm-default-key. Pour vous assurer que la bonne implémentation est sélectionnée pour votre appareil, assurez-vous d'avoir défini la valeur correcte pour PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL dans device.mk. Par exemple, si votre appareil démarre avec Android 11 (niveau d'API 30), device.mk doit contenir :
PRODUCT_SHIPPING_API_LEVEL := 30
Vous pouvez également définir les propriétés système suivantes pour forcer l'utilisation de la nouvelle méthode de chiffrement des métadonnées de volume (et de la nouvelle version par défaut des règles FBE) quel que soit le niveau d'API de livraison:
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
Méthode actuelle
Sur les appareils lancés avec Android 11 ou version ultérieure, le chiffrement des métadonnées sur le stockage adoptable utilise le module de kernel dm-default-key, comme sur le stockage interne. Consultez les conditions préalables ci-dessus pour connaître les options de configuration du noyau à activer. Notez que le matériel de chiffrement intégré qui fonctionne sur la mémoire de stockage interne de l'appareil peut ne pas être disponible sur le stockage adoptable. CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION_FALLBACK=y peut donc être nécessaire.
Par défaut, la méthode de chiffrement des métadonnées de volume dm-default-key utilise l'algorithme de chiffrement AES-256-XTS avec des secteurs de chiffrement de 4 096 octets. Vous pouvez remplacer l'algorithme en définissant la propriété système ro.crypto.volume.metadata.encryption. La valeur de cette propriété utilise la même syntaxe que l'option fstab metadata_encryption décrite ci-dessus. Par exemple, sur les appareils qui ne disposent pas d'accélération AES, le chiffrement Adiantum peut être activé en définissant ro.crypto.volume.metadata.encryption=adiantum.
Ancienne méthode
Sur les appareils lancés avec Android 10 ou version antérieure, le chiffrement des métadonnées sur le stockage adoptable utilise le module de kernel dm-crypt plutôt que dm-default-key :
CONFIG_DM_CRYPT=y
Contrairement à la méthode dm-default-key, la méthode dm-crypt entraîne le chiffrement deux fois du contenu du fichier: une fois avec une clé FBE et une fois avec la clé de chiffrement des métadonnées. Ce double chiffrement réduit les performances et n'est pas nécessaire pour atteindre les objectifs de sécurité du chiffrement des métadonnées, car Android garantit que les clés FBE sont au moins aussi difficiles à compromettre que la clé de chiffrement des métadonnées. Les fournisseurs peuvent personnaliser le noyau pour éviter le double chiffrement, en particulier en implémentant l'option allow_encrypt_override qu'Android transmet à dm-crypt lorsque la propriété système ro.crypto.allow_encrypt_override est définie sur true.
Ces personnalisations ne sont pas compatibles avec le noyau commun Android.
Par défaut, la méthode de chiffrement des métadonnées de volume dm-crypt utilise l'algorithme de chiffrement AES-128-CBC avec les secteurs de chiffrement ESSIV et de 512 octets. Vous pouvez ignorer ce comportement en définissant les propriétés système suivantes (également utilisées pour FDE):
ro.crypto.fde_algorithmsélectionne l'algorithme de chiffrement des métadonnées. Les options sontaes-128-cbcetadiantum. Adiantum ne peut être utilisé que si l'appareil ne dispose pas de l'accélération AES.ro.crypto.fde_sector_sizesélectionne la taille du secteur de cryptomonnaie. Les options sont 512, 1 024, 2 048 et 4 096. Pour le chiffrement Adiantum, utilisez 4096.