Уязвимости в реализации аппаратно изолированных окружений ARM TrustZone
Исследователи безопасности из группы Zero, созданной компанией Google для предотвращения атак, совершаемых с использованием ранее неизвестных уязвимостей, опубликовали результаты поиска уязвимостей в технологии TrustZone, предоставляющей аппаратно изолированные защищенные окружения, в которых выполняется отдельная специализированная операционная система. Основным предназначением TrustZone является обеспечение изолированного выполнения обработчиков ключей шифрования, биометрической аутентификации, платежных данных и другой конфиденциальной информации.
В исследовании рассмотрены реализации двух TEE-окружений (Trusted Execution Environment) - Qualcomm QSEE и Trustonic Kinibi, применяемых в Android-смартфонах и базирующихся на расширениях ARM TrustZone. Обе системы предоставляют урезанные проприетарные операционные системы, работающие на отдельном виртуальном процессоре и позволяющие выполнять специализированные защищенные обработчики (TA, Trusted Applications"). Защищенные обработчики не могут напрямую взаимодействовать с основной операционной системой Android, их вызов и передача данных осуществляется косвенно, через интерфейс диспетчеризации, работу которого обеспечивает устанавливаемые в основной системе библиотеки, процессы-демоны и модули ядра.
Исследование показало недостаточный уровень безопасности рассмотренных решений, в которых было выявлено несколько уязвимостей, а также одна кардинальная архитектурная недоработка, которую невозможно устранить без изменений на аппаратном уровне или снижения стабильности работы устройства. Выполняемые внутри защищенных окружений операционные системы в полной мере не реализуют современные методы блокирования атак (например, защиту от переполнения стека), что позволяет использовать выявленные уязвимости для совершения реальных атак. Проблемы проявляются во всех устройствах на чипах Qualcomm и устройствах на чипах Trustonic Kinibi версии до 400 (т. е. все устройства на баще Samsung Exynos, кроме Galaxy S8 и S8 Plus).
Для получения контроля над компонентами защищенного окружения достаточно найти уязвимость в выполняемых в данном окружении обработчиках, которые написаны без использования языков, обеспечивающих безопасные методы работы с памятью и содержащих типвые ошибки, свойственные коду на языке Си. Например, продемонстрированы методы эксплуатации, которые манипулируют переполнением стека в запускаемом внутри защищенного окружения обработчике одноразовых паролей (OTP). Эксплуатация производится через передачу слишком больших значений токенов, не вмещающихся в буфер, созданный на основании передаваемого в составе команды аргумента с размером токена.
Таким образом атака на компоненты защищенной ОС напоминает эксплуатацию уязвимостей в ядре ОС, осуществляемую через манипуляцию с системными вызовами. Но в случае защищенного окружения проблема усложняется тем, что многими производителями смартфонов не предусмотрено средств для отзыва защищенных обработчиков.
