如果您有三星手机，则可能在启动屏幕上注意到了短语“由Knox保护”。 那到底是什么意思？ 删减部分-大多数三星智能手机和平板电脑上预装的移动安全平台的说明。 这是首次用俄语对Knox解决方案中普遍存在的机制进行的评论。
引言
在2019年，三星电子庆祝成立50周年，今年又是又一轮约会-距离首款Galaxy设备GT-I7500发行已经10年了。 该模型如下所示：
按照今天的标准，该手机具有非常适度的特征：3.2英寸的屏幕和时钟频率仅为528 MHz的处理器运行的是Android OS的第一个版本。 实际上，在2009年，该模型并不是唯一的：市场上ARM平台上的开放Android OS上具有类似硬件特性的设备。 显然，成功需要“亮点”，以使公司与其他公司区分开。
毫无疑问，操作系统的开放性影响了Android OS的成功：根据IDC的
估计，到2019年10月，已在87％的智能手机上安装了该操作系统，并且这个数字还在继续增长。 但是从那时起到现在，Android安全问题是经常讨论的主题之一。
三星推出了Knox平台，以应对移动设备信息安全领域的挑战。 Knox的第一版（旧名称为“ SAFE”或“ Samsung for Enterprise”）与Galaxy S3一起于2012年发布。
Galaxy S9于2018年发布了该平台的最新主流版本（3.0）。撰写本文时，当前版本为3.4。 诺克斯这个名字来自诺克斯堡，它是世界上最安全的黄金储备之一。
什么是诺克斯？ 现在，以该名称（或更正确的品牌）可以理解三星与移动安全相关的所有内容。 这包括
Samsung Pass密码管理器，
安全文件夹 ，
Samsung Pay付款服务以及整个
企业解决方案系列 ，但这是基于Knox平台的。
三星Knox平台的一个重要功能是它基于硬件机制。 三星作为硬件组件的制造商，可以控制设备的生产，组装和配置的整个过程，因此可以基于硬件功能设计安全机制。
这包括以下原则：
- 系统安全性建立在信任的硬件根（信任的硬件根）上。
- 设备安全监视应在引导时开始。
- 在设备运行期间，安全监控是强制性的和定期的。
- 该系统必须具有允许第三方系统证明其完整性的机制。
- 设备的主要价值是用户数据。 保护它们是系统的优先事项。
在Knox平台的开发中，特别注意公司对设备安全性的特定要求。 手机已成为一种工作工具：不仅是每个人的日常办公工作（邮件，信使，办公套件），而且还有更多奇特的选择：手机作为收银机，仓库中的扫描仪甚至是博物馆的导游。 对于公司而言，管理这些移动作业的能力很重要。
Knox平台也解决了这个问题：
- 设备上的公司数据应方便管理。
- 公司设备必须具有集中的监视和控制机制。
- 不应实施上述各项，以免损害最终用户的隐私。
有关设备平台Samsung Knox的更多详细信息。
建立可信赖的环境
在深入讨论各个机制之前，应该先说几句关于保护Knox平台的所有硬件机制（基于TrustZone的完整性度量架构（TIMA））的基础。 它基于ARM TrustZone框架。
TrustZone范例中有2个“世界”（区域）：
它们的分离是在硬件级别进行的，并由称为Monitor的单独组件控制。 看起来像这样：
资料来源： www.arm.com手机的功能在这两个区域之间划分如下：
安全世界：
- 敏感计算（例如加密）。
- 保护关键信息。
- 监视在“正常世界”中运行的操作系统内核的状态。
- 访问标记为安全的内存和设备（只能从Secure World访问）。
正常世界：
- 运行主操作系统和所有用户应用程序。
- 在Secure World上运行的应用程序具有最高特权，并且可以访问两种环境（Secure World和Normal World）的资源。 在正常情况下，来自Normal World的应用程序无法直接访问Secure World资源。
从基础开始，让我们继续研究Knox平台中的保护机制本身。
硬件信任根
在工厂生产时，已经在软件（软件）的安装过程中在移动设备上创建了加密密钥。 考虑2个主键：
- 设备唯一硬件密钥（DUHK）或设备唯一硬件密钥。 每个设备唯一的对称密钥，可以使用硬件随机数生成器直接在设备上创建对称密钥。 用此密钥加密的信息只能在同一设备上解密。 DUHK仅适用于硬件加密模块，不适用于设备上的任何软件。 使用DUHK，设备上剩余的加密密钥被加密。 当我们说组件绑定到设备时，通常是使用此密钥。
- 设备根密钥（DRK）或设备根密钥。 对于每台设备，唯一的是一对非对称密钥（RSA），由根证书（X.509）Samsung签名。 DRK受DUHK的保护，只能从Secure World获得。 它可以唯一标识该设备并确认它是由三星制造的。
使用上述方法，密钥很难被破解或伪造，加密的数据已牢固地绑定到硬件，无法在其他设备上传输和读取。
韩国龟尾三星电子的设备制造下载装置
安全启动
设备引导过程由一系列引导程序组成，每个引导程序都检查下一个组件的签名，然后启动它。 如果验证失败，下载过程将中断。 该机制称为安全启动，在工作中使用了三星安全启动密钥（SSBK），这是硬件存储中的非对称密钥对。
安全启动可确保仅使用受信任的Samsung引导程序引导设备。 如果引导加载程序之一遭到破坏，则设备将开始停止，从而防止设备受到潜在危害。
受信任的引导
通过验证签名进行安全启动可以解决第三方启动加载程序的问题，但不能解决旧的无关版本（可能带有许多已知漏洞）的问题。 因此，在安全启动的基础上，已经开发了可信启动机制。 它检查引导加载程序版本的相关性。 测试结果将写入TrustZone Secure World中受保护的内存中，并可用于将来的检查。
诺克斯认证靴（KVB）
当操作系统开始加载时，称为Knox验证启动的另一种机制被激活。 KVB是
Android验证启动（AVB）引擎的扩展。 除了由AVB控制的标准指标外，KVB还考虑了Trusted Boot和Secure Boot获得的结果（即Bootloader完整性和相关性）。 由于在引导加载程序中执行了所有KVB操作，因此该检查是可靠且安全的（该过程在被检查对象之外执行）。
Knox验证启动组件是一个相当新的组件，由运行Android P或更高版本的Samsung S10开始的设备支持。
用图形表示，受Knox机制保护的设备的启动过程可以表示如下：
诺克斯保修位硬件标志
Knox保修位是一项安全功能，可让您记录在设备上安装非官方版本的系统软件的事实。 激活了保修位的设备不能使用某些功能，例如，Knox Workspace。 该标志不能返回其原始状态。 它可以确保三星设备以前仅使用受信任的操作系统启动。
图 左侧的自定义固件，KNOX WARRANTY VOID 0x1硬件锁定回旧软件版本（防回滚）
可引导组件的旧版本可能包含漏洞。 回滚预防-阻止返回旧版本操作系统的功能。 固件可能的最低引导程序版本存储在受保护的区域中。 操作系统内核的最小可能版本存储在引导加载程序本身中。 通过常规系统更新，增加了引导加载程序和OS的最低允许版本。 无法返回到先前版本或早期版本。
从Android P返回到Android O是不可能的。可信环境完整性
启动后，必须定期检查系统的完整性。 在Knox中有几种机制可以做到这一点。
定期内核测量组件（PKM）
从启动之时起，PKM会定期监视操作系统是否对其组件进行了修改。 作为验证的一部分，将跟踪内核校验和和Android子系统SE的状态（我们稍后再讨论）。 PKM适用于Secure World。 因此，将检测到OS内核的任何异常修改。
实时内核保护（RKP）组件
Trusted Boot可以防止加载修改后的内核，但是在设备运行时可能会攻击内核。 需要对代码完整性和关键数据进行持续监控。 RKP是位于独立环境中的安全监视程序-在ARM TrustZone安全世界中，或在受虚拟化硬件扩展保护的“瘦”虚拟机管理程序中。
RKP使用特殊方法来监视Normal World中的内存管理，拦截关键请求并在执行之前评估它们的影响。 实时内核保护机制是对定期内核完整性检查（PKM）的补充。
因此，实时内核保护是针对OS内核级别的恶意代码执行提供保护的保证。
可信环境完整性检查
移动设备并不是孤立运行的，通常它们是某些大型系统的一部分，例如，它们是服务器客户端，计算节点等。为使系统稳定，安全地运行，必须确保其所有组件都“健康”，并且他们就是他们所说的。 这是一项相当艰巨的任务；在Knox平台的框架内，可以使用远程认证机制解决该问题。
远程设备认证（Knox认证）
远程认证允许第三方系统对终端设备的状态做出结论。 特别检查以下参数：
- 在Trusted Boot引导过程中收集的度量；
- 自上次重新启动以来，来自PKM和RKP机制的安全漏洞日志；
- 诺克斯保修位状态
- 各种设备标识符，例如IMEI。
认证消息在ARM TrustZone安全世界中生成。 即使“正常世界”中的操作系统受到威胁，这也是正确的。
除了检查各个参数外，认证还评估整个系统的状态。 仅当Trusted Boot收集的测量值与参考值相对应且Knox保修位值未更改时，才认为认证已通过。
认证消息无法伪造，因为它是使用从三星根密钥派生的三星证明密钥（SAK）签名的。 远程服务器可以使用Samsung根密钥验证消息的完整性。 签名包含在服务器端生成的加密“添加剂”（仅使用一次的随机数），以防止攻击者在已经受到威胁的设备上使用旧的验证消息。
第三方系统可以根据安全策略，根据认证结果决定采取进一步的措施。 例如，您可以断开与设备的连接，擦除安全工作区中的内容，请求设备的位置，然后执行许多其他操作。
资料保护
数据是移动设备的核心价值，需要单独的保护机制。
内部存储加密
内部存储器的完全加密是基于版本7的所有基于Android OS的设备的先决条件。Knox通过将密钥存储在安全的硬件密钥存储中来开发此概念。
Android的安全性增强（SE）
Samsung Knox使用适用于Android的安全增强功能（适用于Android的安全增强功能，适用于Android的SE），可在操作系统中添加强制访问控制（MAC）。
SE for Android提供了两种级别的MAC保护：
- 内核保护
- Android中间件保护
Android的SE目标包括隔离数据和应用程序，限制系统进程（包括代表超级用户执行的进程）的权限。
诺克斯集装箱化
Android引擎SE的一种特殊用例是Knox容器。
容器将应用程序和数据划分为两个独立的空间：常规区域和保护区域。 保护区的数据以加密形式存储在内部存储器中。 加密密钥依次使用DUHK密钥进行加密，即 它们绑定到特定设备。 如果设备受到威胁（“诺克斯保修位”，“受信任的引导”等），则会阻止对容器的访问。
重要的是要注意，实际上，容器中安装的应用程序可以在正常环境中运行。 结果，为Android编写的应用程序可以在容器中运行，而无需对源代码进行任何修改或更改。
容器化技术已用于多种三星产品中，例如安全文件夹和Knox Workspace。
商业机会
在公司环境中使用移动设备时，上述所有机制特别重要。 这个问题值得单独考虑，因此在这里我们将自己局限于图片：
关于该主题的其他资源：
发言者：弗拉基米尔·卡拉恰洛夫（Vladimir Karacharov），
B2B售前/售后经理
业务发展团队
俄罗斯三星研发中心