多個主流安卓手機芯片廠商(shāng)的Bootloader存在漏洞

9月6日訊 衆多安全專家認爲，即使操作系統遭遇攻擊，智能手機Bootloader固件應當尚是安全的。然而，美國加州大(dà)學聖塔芭芭拉分(fēn)校一(yī)組研究人員(yuán)發現知(zhī)名芯片廠商(shāng)的安卓Bootloader組件存在六大(dà)漏洞，會将設備置于危險之中(zhōng)。

BootStomp工(gōng)具自動檢測安全漏洞

研究人員(yuán)開(kāi)發了一(yī)款工(gōng)具“BootStomp”，用來自動檢測Bootloader中(zhōng)存在的安全漏洞。

Bootloader（百度百科）：當設備開(kāi)啓時，Bootloader主要負責正确調用内核來加載操作系統。Bootloader是嵌入式系統在加電(diàn)後執行的第一(yī)段代碼，在它完成CPU和相關硬件的初始化之後，再将操作系統映像或固化的嵌入式應用程序裝在到内存中(zhōng)然後跳轉到操作系統所在的空間，啓動操作系統運行。

分(fēn)析四大(dà)芯片組廠商(shāng)（包括高通、聯發科技、英偉達和華爲）的Bootloader組件代碼後，研究人員(yuán)在兩個Bootloader中(zhōng)發現6個0Day漏洞。并且高通Bootloader中(zhōng)存在一(yī)個已知(zhī)拒絕服務漏洞（CVE-2014-9798），影響了舊(jiù)版的高通Bootloader。另外(wài)5個漏洞屬于新漏洞，并已獲得這幾大(dà)廠商(shāng)證實。其中(zhōng)一(yī)個影響了英偉達Bootloader，另外(wài)的影響了華爲安卓Bootloader。

研究人員(yuán)指出，由于Bootloader屬于閉源，且往往缺乏程序頭等典型元數據（元數據一(yī)般存在于合法程序中(zhōng)，協助進行逆向分(fēn)析和安全審計），因此難以逆向分(fēn)析和安全審計，解刨Bootloader就不那麽容易了。然而，BootStomp克服了這些問題。

研究人員(yuán)解釋稱，BootStomp的目标是自動識别與濫用/使用攻擊者控制的非易失性存儲器、受Bootloader信任相關的安全漏洞。

研究人員(yuán)指出，他們将系統設想爲自動系統，将Bootloader作爲輸入，輸出安全漏洞的警報，之後，分(fēn)析師便能分(fēn)析這些警報，快速判斷突出功能是否存在安全威脅。

确保Bootloader的完整性對谷歌Verified Boot和ARM的Trusted Boot至關重要， Bootloader在其中(zhōng)負責核實完整性，創建所謂的“信任鏈”。如果有人篡改Bootloader組件，内核、文件系統映像或設備應無法使用。

研究人員(yuán)指出，該過程應是相當嚴格的，即使安卓操作系統被黑，該過程也能阻止Bootloader被攻擊。然而，硬件廠商(shāng)爲了滿足産品需求，在Bootloader中(zhōng)增加了靈活性。

借助BootStomp，研究人員(yuán)在bootload流程發現中(zhōng)36個潛在威脅，其中(zhōng)超過三分(fēn)之一(yī)爲漏洞。

BootStomp概述

研究人員(yuán)指出，攻擊者可利用其中(zhōng)部分(fēn)漏洞獲取安卓操作系統的Root權限，充當Bootloader的部分(fēn)功能執行任意代碼。這樣一(yī)來，整個信任鏈都會遭受攻擊，攻擊者能實現惡意操作，例如訪問信任區内的代碼和存儲，并執行永久的拒絕服務攻擊，例如将設備變闆磚。

研究人員(yuán)還表示，BootStomp還發現攻擊者可獲取操作系統上的Root權限解鎖兩款Bootloader。

研究人員(yuán)選擇了四個廠商(shāng)的五個bootloader來研究：

• 華爲/海思芯片組（華爲P8 ALE-L23）

• 聯發科技芯片組（索尼Xperia XA）

• 英偉達Tegra芯片組（Nexus 9）

• 高通的新LK Bootloader

• 高通的舊(jiù)LK Bootloader

研究人員(yuán)還指出，華爲Bootloader的設計使得漏洞“相當嚴重”，一(yī)旦被攻擊者利用可打破信任鏈，長期潛伏在設備中(zhōng)，且不易被用戶發現。

緩解措施

由于現代設備的複雜(zá)性，要完全糾正Bootloader的漏洞相當困難，但采取以下(xià)幾步措施能顯著減少攻擊面。

Trusted Boot和Verified Boot的目标是防止惡意軟件持續影響操作系統和固件的完整性。研究人員(yuán)發現的這些攻擊依賴攻擊者寫入到非易失性存儲器分(fēn)區的能力。研究人員(yuán)建議使用大(dà)多數現代設備中(zhōng)的硬件功能移除這項能力。

“捆綁”安全：

谷歌采用Verified Boot将設備的安全狀态（包括鎖定/解鎖字節）與加密和解密用戶數據的密鑰生(shēng)成綁定。雖然沒有特别要求安全狀态的特定存儲，但這樣可以确定安全狀态是否發生(shēng)變化，用戶數據不爲攻擊者所用，如果不恢複出廠設置，系統将無法引導（boot）。這種方法，再加上Verified Boot要求的加密驗證，雖然無法讓Bootloader完全屏蔽掉攻擊者的任意輸入，但能驗證分(fēn)區或檢查安全狀态。

分(fēn)區保護：

大(dà)多數現在移動設備利用非易失性存儲器滿足eMMC規範。eMMC規定了操作系統用來讀取、編寫數據、管理分(fēn)區以及納入硬件安全功能的一(yī)組命令。自2009年發布版本4.4之後，eMMC支持Power-on Write-Lock，允許對個别分(fēn)區進行選擇性寫保護，并且隻在設備重啓時禁用。eMMC Power-on Write-Lock能防止Bootloader必讀分(fēn)區被獲取Root權限的攻擊者控制。