Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 2

Android и шифрование данных. О том, как все плохо и почему вряд ли станет лучше

ФБР попыталось через суд выкрутить руки компании Apple, не желающей создавать код для обхода собственной системы безопасности. Обнаружена критическая уязвимость в ядре Android, позволяющая получить доступ суперпользователя в обход всех защитных механизмов. Эти два события хоть и не связаны между собой, но совпали по времени, явным образом демонстрируя различия в системе безопасности двух популярных мобильных ОС. Отложим на минуту вопрос с критической уязвимостью ядра Android, которая вряд ли будет когда-либо исправлена большинством производителей в уже выпущенных моделях, и рассмотрим механизмы шифрования данных в Android и Apple iOS. Но прежде поговорим, зачем вообще нужно шифрование в мобильных устройствах.

Зачем шифровать телефон?

Честному человеку скрывать нечего — популярнейшей лейтмотив, который звучит после каждой публикации на тему защиты данных. «Мне скрывать нечего», — говорят многие пользователи. Увы, но гораздо чаще под этим подразумевается всего лишь уверенность в том, что уж в данные конкретного Васи Пупкина никто не потрудится залезть, ибо кому они вообще интересны? Практика показывает, что это не так. Далеко ходить не станем: буквально на прошлой неделе увольнением завершилась карьера школьной учительницы, которая на минутку оставила телефон на столе. Ученики мгновенно разблокировали аппарат и извлекли из него фотографии учительницы в виде, который осуждается пуританской моралью американского общества. Инцидент послужил достаточным основанием для увольнения учительницы. Подобные истории происходят чуть ли не ежедневно.

Как взламываются незашифрованные телефоны

Не будем углубляться в детали, просто имей в виду: данные с незашифрованного телефона можно извлечь почти в ста процентах случаев. «Почти» здесь относится скорее к случаям, когда телефон попытались физически повредить или уничтожить непосредственно перед снятием данных. Во многих устройствах Android и Windows Phone есть сервисный режим, позволяющий слить все данные из памяти аппарата через обычный USB-кабель. Это касается большинства устройств на платформе Qualcomm (режим HS-USB, работающий даже тогда, когда загрузчик заблокирован), на китайских смартфонах с процессорами MediaTek (MTK), Spreadtrum и Allwinner (если разблокирован загрузчик), а также всех смартфонов производства LG (там вообще удобный сервисный режим, позволяющий слить данные даже с «окирпиченного» устройства).

Но даже если в телефоне и нет сервисного «черного хода», данные из устройства все равно можно получить, разобрав аппарат и подключившись к тестовому порту JTAG. В самых запущенных случаях из устройства извлекается чип eMMC, который вставляется в простейший и очень дешевый адаптер и работает по тому же протоколу, что и самая обычная SD-карта. Если данные не были зашифрованы, из телефона легко извлекается вообще все вплоть до маркеров аутентификации, предоставляющих доступ к твоим облачным хранилищам.

А если шифрование было включено? В старых версиях Android (до 4.4 включительно) и это можно было обойти (за исключением, правда, аппаратов производства Samsung). А вот в Android 5.0 наконец появился режим стойкого шифрования. Но так ли он полезен, как полагает Google? Попробуем разобраться.

Android 5.0–6.0

Первым устройством под управлением Android 5.0 стал Google Nexus 6, выпущенный в 2014 году компанией Motorola. В то время уже активно продвигались 64-разрядные мобильные процессоры с архитектурой ARMv8, но у компании Qualcomm не было готового решения на этой платформе. В результате в Nexus 6 был использован набор системной логики Snapdragon 805, основанный на 32-разрядных ядрах собственной разработки Qualcomm.

Почему это важно? Дело в том, что в процессоры на архитектуре ARMv8 встроен набор команд для ускорения потокового шифрования данных, а в 32-битных процессорах ARMv7 таких команд нет.

Итак, следи за руками. Инструкций для ускорения крипто в процессоре нет, поэтому Qualcomm встроил в набор системной логики выделенный аппаратный модуль, призванный выполнять те же функции. Но что-то у Google не сложилось. То ли драйверы на момент выпуска не допилили, то ли Qualcomm не предоставил исходные коды (или не разрешил публиковать их в AOSP). Детали публике неизвестны, но известен результат: Nexus 6 шокировал обозревателей чрезвычайно медленной скоростью чтения данных. Насколько медленной? Примерно вот так:

Скорость чтения/записи данных с активированным шифрованием
Скорость чтения/записи данных с активированным шифрованием

Причина восьмикратного отставания от «младшего брата», смартфона Motorola Moto X 2014, проста: насильно включенное шифрование, реализованное компанией на программном уровне. В реальной жизни пользователи Nexus 6 на оригинальной версии прошивки жаловались на многочисленные лаги и фризы, заметный нагрев устройства и относительно слабую автономность. Установка ядра, отключающего насильственно активированное шифрование, разом решала эти проблемы.

Впрочем, прошивка — дело такое, ее ведь можно и допилить, не так ли? Особенно если ты Google, располагаешь неограниченными финансами и имеешь в штате самых квалифицированных разработчиков. Что ж, посмотрим, что было дальше.

А потом был Android 5.1 (спустя полгода), в котором нужные драйверы для работы с аппаратным ускорителем сначала добавили в предварительной версии прошивки, а потом снова убрали в финальной из-за серьезных проблем со спящим режимом. Потом был Android 6.0, на момент выхода которого пользователи уже успели потерять интерес к этой игре и стали любыми способами отключать шифрование, пользуясь сторонними ядрами. Или не отключать, если скорости чтения в 25–30 Мбайт/с достаточно.

Android 7.0

Хорошо, но уж в Android 7 можно было исправить серьезную проблему флагманского устройства, которой уже почти два года? Можно, и ее исправили! В лаборатории «Элкомсофт» сравнили производительность двух идентичных Nexus 6, на одном из которых была установлена версия Android 6.0.1 с ядром ElementalX (и отключенным шифрованием), в то время как второе работало под управлением первой предварительной версии Android 7 с настройками по умолчанию (шифрование включено). Результат налицо:

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», увеличит личную накопительную скидку и позволит накапливать профессиональный рейтинг Xakep Score! Подробнее

Вариант 2. Открой один материал

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.

Я уже участник «Xakep.ru»

Начиная с Android 4.2, вы можете зашифровать все устройство средствами самой операционной системы Android. При этом вам не нужно покупать или устанавливать какие-либо дополнительные приложения. Все осуществляется средствами самой операционной системы, причем доступ к Интернету для этого не нужен. Вы можете зашифровать данные в любой момент, когда посчитаете это целесообразным.

Шифрование Андроид

Работает шифрование так: после включения шифрования все данные на устройстве и на карте памяти будут зашифрованы. Конечно, если кто-то разблокирует ваше устройство, он все равно получит доступ к данным, однако это спасет ваши данные, если кто-то попытается украсть карту памяти или прочитать данные без включения смартфона с его внутренней памяти. У него ничего не выйдет, так как данные будут зашифрованы.

При включении смартфона вам нужно будет вводить пароль, позволяющий расшифровать данные. Без ввода пароля смартфон дальше не загрузится. Это не просто пин-код, это ключ, которым зашифрованы ваши данные.

О шифровании устройства вы должны знать следующие вещи:

  • Шифрование возможно только в одном направлении. После шифрования расшифровать устройство уже будет нельзя. Можно только сбросить его до заводских настроек, но в этом случае вы потеряете все данные.
  • Шифрование всего устройства замедляет работу смартфона. В принципе, в эру 8-ядерных процессоров и при объеме оперативной памяти от 1 Гб это не доставит вам хлопот. На более слабых устройствах «торможение» будет ощутимым.
  • Шифрование устройства не спасет ваши данные от случая, если кто-то попросил ваш смартфон, чтобы просмотреть, а сам в этот момент или установит троян, или просто вручную отправит некоторые интересующие его данные на свой телефон. От таких случаев позволяет защититься только криптоконтейнер: ведь для доступа к данным внутри контейнера нужно будет ввести еще один пароль, который злоумышленник не знает.

Если вы хотите зашифровать все устройство, перейдите в Настройки, Безопасность, затем нажмите кнопку Зашифровать телефон (или Зашифровать планшет) в разделе Шифрование. Далее следуйте инструкциям.

7 февраля 2018

По материалам androidcentral.com

Тема безопасности в мире мобильных устройств и, в частности, в мире Android, никогда не потеряет своей актуальности. В этом небольшом материале поговорим о шифровании данных. Дискуссий по различным вопросам, связанным с шифрованием, ведется много. Но все ли представляют, что это такое? Давайте немного углубимся в самую базовую теорию.

Что такое шифрование?

В самом общем смысле шифрование – это изменение способа представления информации таким образом, что она оказывается скрытой, и единственный способ получить ее в изначальном виде – это некий четкий набор инструкций.

Способов зашифровать информацию множество, в особенности если она хранится в цифровом виде на компьютере или телефоне. Если вам когда-либо приходил файл zip или документ Microsoft Office, для просмотра которого требовался пароль, это означает, что он был зашифрован. Данные, которые вы хотели получить, были помещены в контейнер (который можно представить как папку на вашем смартфоне или компьютере), а контейнер был защищен паролем. Можно распространить этот метод и на целый диск или раздел. Для доступа к любой информации внутри зашифрованного раздела вам потребуется открыть его при помощи пароля.

Другой способ зашифровать данные – физически изменить то, как они будут представлены до тех пор, пока не подвергнутся дешифровке. Можно сравнить это с приложением, в котором вы печатаете какую-то фразу, а оно переводит буквы в числа от 1 до 33. Вы вбиваете предложение, а видите в итоге последовательность цифр.

Но приложению известно, что 1 означает «А», что ни одно число больше 33 не подходит, а также приложение имеет доступ к словарю операционной системы для проверки написания, поскольку последовательность 11 может означать как «АА», так и «АК», в зависимости от того слова, которое вы печатали. Когда кто-то другой использует приложение, чтобы прочитать то, что вы написали, написанное выглядит нормальным образом.

Теперь представьте другую ситуацию. Порядок чисел был изменен на обратный, 13 было добавлено между 11 и 15, пробел между словами был убран, а в каждый небольшой интервал между буквами была вставлена случайная нечитаемая последовательность символов. Этот файл нельзя будет прочитать без использования приложения, в отличие от первого примера, с которым при наличии желания и терпения можно справиться. Так работает алгоритм шифрования. Он помогает программе превратить информацию любого вида в мешанину, которую легко расшифровать при помощи алгоритма и очень сложно и затратно по времени – без него.

Компьютерные алгоритмы могут делать гораздо более сложные вещи в сравнении с простым примером, приведенным выше. И они выполняют эти операции гораздо быстрее, чем человек, который считал на пальцах, чтобы этот пример придумать. Шифрование папки или диска – это образец зашифрованного контейнера, и зашифрованные данные наподобие нашего примера также можно поместить в такой зашифрованный контейнер.

Взять информацию, зашифровать ее, а потом удостовериться, что приложения и сервисы, которым потребуется доступ к этой информации, могут ее расшифровать и использовать, – это очень сложно. К счастью, эту работу выполняют устройство и операционная система на нем, а все, что требуется от нас, – это знать правильный пароль и пользоваться правильным сервисом.

Шифрование и Android

01.jpg

Android поддерживает шифрование на уровне файла и контейнера (полнодисковое шифрование). Как платформа для приложений он также может поддерживать сторонние методы шифрования, такие как безопасные папки или зашифрованная переписка в мессенджерах и почте. Это означает, что чипсет устройства содержит компонент, который установлен, чтобы помочь на лету зашифровывать и расшифровывать данные. Действительный ключ к расшифровке файлов хранится на устройстве, и каждое действие пользователя – пароль, отпечаток пальца, доверенное устройство и др. – которое используется для получения доступа к зашифрованным данным, обращается к Secure Element (отдельному микропроцессору наподобие тех, что используются в пластиковых картах). Начиная с Android 6.0 Marshmallow, все функции шифрования могут выполняться с использованием этого Secure Element и закрытого ключа, токенов (одноразовых или многоразовых электронных ключей), которые применяются для шифрования и расшифровки данных. Это означает, что без предоставления процессору действующего токена данные останутся зашифрованными.

В ваших настройках Android вы также можете сделать так, что система будет оставаться зашифрованной каждый раз при загрузке телефона, до тех пор, пока не будет введен пароль. Когда данные в вашем телефоне зашифрованы, это уже обеспечивает безопасность, но приостановка процесса загрузки до момента, пока не введен пароль, предотвращает доступ к файлам и служит дополнительным уровнем защиты. В любом случае ваш пароль (или PIN-код, или графический ключ, или отпечаток пальца) обращается к данным посредством Secure Element , и у вас нет никакой возможности получить закрытый ключ шифрования – единственный необходимый для того, чтобы узнать, что было сделано с данными и как вернуть их в прежний вид.

Ваша переписка и действия в браузере также могут подвергаться шифрованию. Вероятно, вы обращали внимание на то, что в вашем браузере многие сайты имеют адрес, начинающийся с HTTPS вместо HTTP. HTTP означает Hypertext Transfer Protocol (протокол передачи текста), и это протокол (спасибо, кэп!), который используется, чтобы отправлять и получать данные в сети Интернет. В свою очередь, HTTPS означает «HTTP over SSL» (Secure Sockets Layer, уровень защищенных сокетов), он добавляет в протокол стандарт шифрования. Все данные, которые вы вводите в браузере, изменяются при помощи открытого ключа, который вы скачиваете с сайта, попадая на него, и только закрытый ключ – который имеется на веб-сервере – может их расшифровать.

Данные, которые попадают обратно к вам, видоизменяются так, что расшифровать их можно только при помощи вашей уникальной версии открытого ключа. Вам не нужно делать ничего, кроме как посещать безопасные сайты, чей адрес начинается с HTTPS. Ваш смартфон проверяет, действительно ли сервер представляет собой то, чем он выглядит, при помощи сертификата, и самостоятельно зашифровывает и расшифровывает данные через приложение браузера.

Для того, чтобы вести зашифрованную переписку, обычно требуется скачать приложение из Google Play. Такие приложения, как Signal или WhatsApp, предлагают шифрование, которое называют сквозным, это означает, что приложение назначает ключи отдельным контактам или группам и сообщение может прочитать только то лицо, которому оно адресовано. BlackBerry Messenger многие считают безопасным, но поскольку в нем имеется лишь один общий ключ, который есть на всех устройствах BlackBerry, эта безопасность представляется несколько спорной. BBM Protected доступен для групп, которым требуется более высокий уровень шифрования или сквозное шифрование. iMessage от Apple также имеет сквозное шифрование, но только в случае, если все участники переписки – счастливые обладатели iPhone.

Эти приложения вы используете, как использовали бы любой другой мессенджер: вы добавляете контакт и обмениваетесь с ним сообщениями. Разница лишь в том, что эти сообщения могут быть зашифрованы, так что только две стороны – участники переписки – могут их прочитать.

Шифрование – это хорошо или плохо?

02.jpg

Некоторые товарищи в некоторых правительствах утверждают, что технологии шифрования, доступные конечному пользователю, то есть нам с вами, это опасно, поскольку из-за этого невозможно отслеживать все коммуникации лиц, которыми могут интересоваться всевозможные органы. Этот аргумент может звучать убедительно, когда нам говорят о том, как террористы месяцами общались в Facebook или WhatsApp. Однако сама по себе технология шифрования не опасна, а вот без нее не могло бы считаться безопасным ни одно наше действие в сети, а мы не могли бы быть уверены, что наше общение носит личный характер. Любая чувствительная информация на наших смартфонах могла бы быть легко получена тем, у кого были бы нужные инструменты и достаточная мотивация.

Если мы лишимся прав использовать шифрование данных, мы лишимся права на неприкосновенность частной жизни. Хорошо быть уверенным в том, что государство предотвратит преступление, а потенциальные преступники будут найдены. Но ради этого должны поступиться своими правами законопослушные граждане, которые, например, просто покупают что-нибудь в сети. Интересно узнать, уважаемые читатели, что вы думаете по данному вопросу.

Используемые источники:

  • https://xakep.ru/2016/05/02/android-encryption/
  • http://www.spy-soft.net/shifrovanie-android/
  • http://android.mobile-review.com/articles/53454/

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Андрей Ульянов
Наш эксперт
Написано статей
168
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации