30/06/2016

Extracting Qualcomm's KeyMaster Keys - Breaking Android Full Disk Encryption

After covering a TrustZone kernel vulnerability and exploit in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 previous blog post, I thought this time it might be interesting to explore some of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 implications of code-execution within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel. In this blog post, I'll demonstrate how TrustZone kernel code-execution can be used to effectively break Android's Full Disk Encryption (FDE) scheme. We'll also see some of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 inherent issues stemming from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 design of Android's FDE scheme, even without any TrustZone vulnerability.

I've been in contact with Qualcomm regarding cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 issue prior to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 release of this post, and have let cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m review cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 blog post. As always, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y've been very helpful and fast to respond. Unfortunately, it seems as though fixing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 issue is not simple, and might require hardware changes.

If you aren't interested in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 technical details and just want to read cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 conclusions - feel free to jump right to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Conclusions" section. In cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same vein, if you're only interested in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code, jump directly to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Code" section.

[UPDATE: I've made a factual mistake in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 original blog post, and have corrected it in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 post below. Apparently Qualcomm are not able to sign firmware images, only OEMs can do so. As such, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y cannot be coerced to create a custom TrustZone image. I apologise for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 mistake.]

And now without furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r ado, let's get to it!

Setting cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Stage 


A couple of months ago cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 highly-publicised case of Apple vs. FBI brought attention to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 topic of privacy - especially in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 context of mobile devices. Following cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 2015 San Bernardino terrorist attack, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 FBI seized a mobile phone belonging to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 shooter, Syed Farook, with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 intent to search it for any additional evidence or leads related to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 ongoing investigation. However, despite being in possession of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 FBI were unable to unlock cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 phone and access its contents.

This may sound puzzling at first. "Surely if cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 FBI has access to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 phone, could cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y not extract cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user data stored on it using forensic tools?". Well, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 answer is not that simple. You see, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device in question was an iPhone 5c, running iOS 9.

As you may well know, starting with iOS 8, Apple has automatically enabled Full Disk Encryption (FDE) using an encryption key which is derived from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user's password. In order to access cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 data on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 FBI would have to crack that encryption. Barring any errors in cryptographic design, this would most probably be achieved by cracking cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user's password.

"So why not just brute-force cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 password?". That sounds like a completely valid approach - especially since most users are notoriously bad at choosing strong passwords, even more so when it comes to mobile devices.

However, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 engineers at Apple were not oblivious to this concern when designing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir FDE scheme. In order to try and mitigate this kind of attack, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y've designed cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption scheme so that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 generated encryption key is bound to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device. 

In short, each device has an immutable 256-bit unique key called cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 UID, which is randomly generated and fused into cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device's hardware at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 factory. The key is stored in a way which completely prevents access to it using software or firmware (it can only be set as a key for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 AES Engine), meaning that even Apple cannot extract it from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device once it's been set. This device-specific key is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n used in combination with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 provided user's password in order to generate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 resulting encryption key used to protect cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 data on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device. This effectively 'tangles' cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 password and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 UID key.


Apple's FDE KDF
Binding cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption key to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device's hardware allows Apple to make cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 job much harder for would-be attackers. It essentially forces attackers to use cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device for each cracking attempt. This, in turn, allows Apple to introduce a whole array of defences that would make cracking attempts on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device unattractive.

For starters, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key-derivation function shown above is engineered in such a way so that it would take a substantial amount of time to compute on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device. Specifically, Apple chose cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 function's parameters so that a single key derivation would take approximately 80 milliseconds. This delay would make cracking short alphanumeric passwords slow (~2 weeks for a 4-character alphanumeric password), and cracking longer passwords completely infeasible.

In order to furcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r mitigate brute-force attacks on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device itself, Apple has also introduced an incrementally increasingly delay between subsequent password guesses. On cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 iPhone 5c, this delay was facilitated completely using software. Lastly, Apple has allowed for an option to completely erase all of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 information stored on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device after 10 failed password attempts. This configuration, coupled with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 software-induced delays, made cracking cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 password on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device itself racá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r infeasible as well.


With this in mind, it's a lot more reasonable that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 FBI were unable to crack cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device's encryption.

Had cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y been able to extract cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 UID key, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y could have used as much (specialized) hardware as needed in order to rapidly guess many passwords, which would most probably allow cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m to eventually guess cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 correct password. However, seeing as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 UID key cannot be extracted by means of software or firmware, that option is ruled out.

As for cracking cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 password on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 software-induced delays between password attempts and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 possibility of obliterating all cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 data on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device made that option racá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r unattractive. That is, unless cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y could bypass cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 software protections... However, this is where cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 story gets racá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r irrelevant to this blog post, so we'll keep it at that.

If you'd like to read more, you can check out Dan Guido's superb post about cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 technical aspects of Apple v. FBI, or Matcá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365w Green's great overview on Apple's FDE, or better yet, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 iOS Security Guide.

Going back to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 issue at hand - we can see that Apple has cleverly designed cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir FDE scheme in order to make it very difficult to crack. Android, being cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 mature operating system that it is, was not one to lag behind. In fact, Android has also offered full disk encryption, which has been enabled by default since Android 5.0.

So how does Android's FDE scheme fare? Let's find out.

Android Full Disk Encryption


Starting with Android 5.0, Android devices automatically protect all of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user's information by enabling full disk encryption.

Android FDE is based on a Linux Kernel subsystem called dm-crypt, which is widely deployed and researched. Off cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 bat, this is already good news - dm-crypt has withstood cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 test of time, and as such seems like a great candidate for an FDE implementation. However, while cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption scheme may be robust, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 system is only as strong as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key being used to encrypt cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 information. Additionally, mobile devices tend to cause users to choose poorer passwords in general. This means cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key derivation function is hugely important in this setting.

So how is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption key generated?

This process is described in great detail in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 official documentation of Android FDE, and in even greater detail in Nikolay Elenkov's blog, "Android Explorations". In short, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device generates a randomly-chosen 128-bit master key (which we'll refer to as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Device Encryption Key - DEK) and a 128-bit randomly-chosen salt. The DEK is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n protected using an elaborate key derivation scheme, which uses cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user's provided unlock credentials (PIN/Password/Pattern) in order to derive a key which will ultimately encrypt cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DEK. The encrypted DEK is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n stored on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device, inside a special unencrypted structure called cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "crypto footer".


The encrypted disk can cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n be decrypted by simply taking cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user's provided credentials, passing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m through cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key derivation function, and using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 resulting key to decrypt cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 stored DEK. Once cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DEK is decrypted, it can be used to decrypt user's information.



However, this is where it gets interesting! Just like Apple's FDE scheme, Android FDE seeks to prevent brute-force cracking attacks; both on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device and especially off of it.

Naturally, in order to prevent on-device cracking attacks, Android introduced delays between decryption attempts and an option to wipe cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user's information after a few subsequent failed decryption attempts (just like iOS). But what about preventing off-device brute-force attacks? Well, this is achieved by introducing a step in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key derivation scheme which binds cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device's hardware. This binding is performed using Android's Hardware-Backed Keystore - KeyMaster.

KeyMaster


The KeyMaster module is intended to assure cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 protection of cryptographic keys generated by applications. In order to guarantee that this protection cannot be tampered with, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module runs in a Trusted Execution Environment (TEE), which is completely separate from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Android operating system. In keeping with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone terminology, we'll refer to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Android operating system as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Non-Secure World", and to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TEE as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Secure World".


Put simply, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module can be used to generate encryption keys, and to perform cryptographic operations on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m, without ever revealing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Non-Secure World.

Once cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys are generated in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y are encrypted using a hardware-backed encryption key, and returned to Non-Secure World. Whenever cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Non-Secure World wishes to perform an operation using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 generated keys, it must supply cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encrypted "key blob" to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module. The KeyMaster module can cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n decrypt cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 stored key, use it to perform cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 wanted cryptographic operation, and finally return cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 result to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Non-Secure World.

Since this is all done without ever revealing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 cryptographic keys used to protect cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key blobs to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Non-Secure World, this means that all cryptographic operations performed using key blobs must be handled by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module, directly on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device itself.

With this in mind, let's see exactly how KeyMaster is used in Android's FDE scheme. We'll do so by taking a closer look at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware-bound key derivation function used in Android's FDE scheme. Here's a short schematic detailing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KDF (based on a similar schematic created by Nikolay Elenkov):

Android FDE's KDF

As you can see, in order to bind cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KDF to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device, an additional field is stored in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 crypto footer - a KeyMaster-generated key blob. This key blob contains a KeyMaster-encrypted RSA-2048 private key, which is used to sign cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption key in an intermediate step in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KDF - thus requiring cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 use of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module in order to produce cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 intermediate key used decrypt cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DEK in each decryption attempt.

Moreover, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 crypto footer also contains an additional field that doesn't serve any direct purpose in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 decryption process; cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 value returned from running scrypt on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 final intermediate key (IK3). This value is referred to as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "scrypted_intermediate_key" (Scrypted IK in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 diagram above). It is used to verify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 validity of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 supplied FDE password in case of errors during cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 decryption process. This is important since it allows Android to know when a given encryption key is valid but cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 disk itself is faulty. However, knowing this value still shouldn't help cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 attacker "reverse" it to retrieve cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 IK3, so it still can't be used to help attackers aiming to guess cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 password off cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device.

As we've seen, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Android FDE's KDF is "bound" to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 intermediate KeyMaster signature. But how secure is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module? How are cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key blobs protected? Unfortunately, this is hard to say. The implementation of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module is provided by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SoC OEMs and, as such, is completely undocumented (essentially a black-box). We could try and rely on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 official Android documentation, which states that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module: "...offers an opportunity for Android devices to provide hardware-backed, strong security services...". But surely that's not enough.

So... Are you pondering what I'm pondering?

Reversing Qualcomm's KeyMaster


As we've seen in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 previous blog posts, Qualcomm provides a Trusted Execution Environment called QSEE (Qualcomm Secure Execution Environment). The QSEE environment allows small applications, called "Trustlets", to execute on a dedicated secured processor within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Secure World" of TrustZone. One such QSEE trustlet running in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Secure World" is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application. As we've already seen how to reverse-engineer QSEE trustlets, we can simply apply cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same techniques in order to reverse engineer cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module and gain some insight into its inner workings.

First, let's take a look at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Android source code which is used to interact with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application. Doing so reveals that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 trustlet only supports four different commands:

As we're interested in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 protections guarding cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 generated key blobs, let's take a look at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KEYMASTER_SIGN_DATA command. This command receives a previously encrypted key blob and somehow performs an operation using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encapsulated cryptographic key. Ergo, by reverse-engineering this function, we should be able to deduce how cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encrypted key blobs are decapsulated by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module.

The command's signature is exactly as you'd imagine - cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user provides an encrypted key blob, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 signature parameters, and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 address and length of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 data to be signed. The trustlet cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n decapsulates cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key, calculates cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 signature, and writes it into cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 shared result buffer.


As luck would have it, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key blob's structure is actually defined in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 supplied header files. Here's what it looks like:


Okay! This is pretty interesting.

First, we can see that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key blob contains cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 unencrypted modulus and public exponent of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 generated RSA key. However, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 private exponent seems to be encrypted in some way. Not only that, but cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 whole key blob's aucá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365nticity is verified by using an HMAC. So where is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption key stored? Where is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC key stored? We'll have to reverse-engineer cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module to find out.

Let's take a look at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster trustlet's implementation of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KEYMASTER_SIGN_DATA command. The function starts with some boilerplate validations in order to make sure cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 supplied parameters are valid. We'll skip those, since cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y aren't cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 focus of this post. After verifying all cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 parameters, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 function maps-in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user-supplied data buffer, so that it will be accessible to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Secure World". Eventually, we reach cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "core" logic of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 function:


Okay, we're definitely getting somewhere!

First of all, we can see that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code calls some function which I've taken cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 liberty of calling get_some_kind_of_buffer, and stores cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 results in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 variables buffer_0 and buffer_1. Immediately after retrieving cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se buffers, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code calls cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 qsee_hmac function in order to calculate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 first 0x624 bytes of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user-supplied key blob. This makes sense, since cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 size of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key blob structure we've seen before is exactly 0x624 bytes (without cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC field).

But wait! We've already seen cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 qsee_hmac function before - in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Widevine application. Specifically, we know it receives cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 following arguments:


The variable that we've called buffer_1 is passed in as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 fourth argument to qsee_hmac. This can only mean one thing... It is in fact cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC key!

What about buffer_0? We can already see that it is used in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 function do_something_with_keyblob. Not only that, but immediately after calling that function, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 signature is calculated and written to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 destination buffer. However, as we've previously seen, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 private exponent is encrypted in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key blob. Obviously cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 RSA signature cannot be calculated until cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 private exponent is decrypted... So what does do_something_with_keyblob do? Let's see:


Aha! Just as we suspected. The function do_something_with_keyblob simply decrypts cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 private exponent, using buffer_0 as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption key!

Finally, let's take a look at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 function that was used to retrieve cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC and encryption keys (now bearing a more appropriate name):


As we can see in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code above, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC key and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption key are both generated using some kind of key derivation function. Each key is generated by invoking cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KDF using a pair of hard-coded strings as inputs. The resulting derived key is cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n stored in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application's global buffer, and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 pointer to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key is returned to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 caller. Moreover, if we are to trust cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 provided strings, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 internal key derivation function uses an actual hardware key, called cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK, which would no doubt be hard to extract using software...

...But this is all irrelevant! The decapsulation code we have just reverse-engineered has revealed a very important fact.

Instead of creating a scheme which directly uses cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware key without ever divulging it to software or firmware, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code above performs cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption and validation of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key blobs using keys which are directly available to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone software! Note that cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys are also constant - cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y are directly derived from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK (which is fused into cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware) and from two "hard-coded" strings.

Let's take a moment to explore some of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 implications of this finding.

Conclusions

 

  • The key derivation is not hardware bound. Instead of using a real hardware key which cannot be extracted by software (for example, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK), cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application uses a key derived from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK and directly available to TrustZone.
  • OEMs can comply with law enforcement to break Full Disk Encryption. Since cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key is available to TrustZone, OEMs could simply create and sign a TrustZone image which extracts cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster keys and flash it to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 target device. This would allow law enforcement to easily brute-force cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 FDE password off cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 leaked keys.
  • Patching TrustZone vulnerabilities does not necessarily protect you from this issue. Even on patched devices, if an attacker can obtain cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encrypted disk image (e.g. by using forensic tools), cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y can cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n "downgrade" cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device to a vulnerable version, extract cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key by exploiting TrustZone, and use cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m to brute-force cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption. Since cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key is derived directly from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK, and cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK cannot be modified, this renders all down-gradable devices directly vulnerable.
  • Android FDE is only as strong as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel or KeyMaster. Finding a TrustZone kernel vulnerability or a vulnerability in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster trustlet, directly leads to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 disclosure of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster keys, thus enabling off-device attacks on Android FDE.

During my communication with Qualcomm I voiced concerns about cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 usage of a software-accessible key derived from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK. I suggested using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK (or anocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r hardware key) directly. As far as I know, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK cannot be extracted from software, and is only available to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 cryptographic processors (similarly to Apple's UID). Therefore, using it would thwart any attempt at off-device brute force attacks (barring cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 use of specialized hardware to extract cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 key).

However, reality is not that simple. The SHK is used for many different purposes. Allowing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 user to directly encrypt data using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SHK would compromise those use-cases. Not only that, but cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application is widely used in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Android operating-system. Modifying its behaviour could "break" applications which rely on it. Lastly, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 current design of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application doesn't differentiate between requests which use cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application for Android FDE and ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r requests for different use-cases. This makes it harder to incorporate a fix which only modifies cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application. 

Regardless, I believe this issue underscores cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 need for a solution that entangles cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 full disk encryption key with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device's hardware in a way which cannot be bypassed using software. Perhaps that means redesigning cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 FDE's KDF. Perhaps this can be addressed using additional hardware. I think this is something Google and OEMs should definitely get togecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r and think about.

Extracting cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster Keys

 

Now that we've set our sights on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster keys, we are still left with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 challenge of extracting cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys directly from TrustZone.

Previously on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 zero-to-TrustZone series of blog posts, we've discovered an exploit which allowed us to achieve code-execution within QSEE, namely, within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Widevine DRM application. However, is that enough?

Perhaps we could read cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys directly from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster trustlet's memory from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 context of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hijacked Widevine trustlet? Unfortunately, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 answer is no. Any attempt to access a different QSEE application's memory causes an XPU violation, and subsequently crashes cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 violating trustlet (even when switching to a kernel context). What about calling cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 same KDF used by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster module to generate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 context of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Widevine trustlet? Unfortunately cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 answer is no once again. The KDF is only present in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application's code segment, and QSEE applications cannot modify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365ir own code or allocate new executable pages.

Luckily, we've also previously discovered an additional privilege escalation from QSEE to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel. Surely code execution within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel would allow us to hijack any QSEE application! Then, once we control cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application, we can simply use it to leak cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC and encryption keys and call it a day.

Recall that in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 previous blog post we reverse-engineered cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 mechanism behind cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 invocation of system calls in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel. Doing so revealed that most system-calls are invoked indirectly by using a set of globally-stored pointers, each of which pointing to a different table of supported system-calls. Each system-call table simply contained a bunch of consecutive 64-bit entries; a 32-bit value representing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 syscall number, followed by a 32-bit pointer to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 syscall handler function itself. Here is one such table:


Since cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se tables are used by all QSEE trustlets, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y could serve as a highly convenient entry point in order to hijack cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code execution within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application!

All we would need to do is to overwrite a system-call handler entry in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 table, and point it to a function of our own. Then, once cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application invokes cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 target system-call, it would execute our own handler instead of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 original one! This also enables us not to worry about restoring execution after executing our code, which is a nice added bonus. 

But cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re's a tiny snag - in order to direct cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 handler at a function of our own, we need some way to allocate a chunk of code which will be globally available in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Secure World". This is because, as mentioned above, different QSEE applications cannot access each ocá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r's memory segments. This renders our previous method of overwriting cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code segments of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Widevine application useless in this case. However, as we've seen in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 past, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone Kernel's code segments (which are accessible to all QSEE application when executing in kernel context) are protected using a special hardware component called an XPU. Therefore, even when running within cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel and disabling access protection faults in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 ARM MMU, we are still unable to modify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m.

This is where some brute-force comes in handy... I've written a small snippet of code that quickly iterates over all of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone Kernel's code segments, and attempts to modify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m. If cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365re is any (mistakenly?) XPU-unprotected region, we will surely find it. Indeed, after iterating through cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code segments, one racá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r large segment, ranging from addresses 0xFE806000 to 0xFE810000, appeared to be unprotected!

Since we don't want to disrupt cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 regular operation of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel, it would be wise to find a small code-cave in that region, or a small chunk of code that would be harmless to overwrite. Searching around for a bit reveals a small bunch of logging strings in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 segment - surely we can overwrite cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m without any adverse effects:

Now that we have a modifiable code cave in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel, we can proceed to write a small stub that, when called, will exfiltrate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster keys directly from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster trustlet's memory!

Lastly, we need a simple way to cause cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application to execute cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hijacked system-call. Remember, we can easily send commands to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application which, in turn, will cause cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application to call quite a few system-calls. Reviewing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster's key-generation command reveals that one good candidate to hijack would be cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "qsee_hmac" system-call:

KeyMaster's "Generate Key" Flow
Where qsee_hmac's signature is:


This is a good candidate for a few reasons:
  1. The "data" argument that's passed in is a buffer that's shared with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 non-secure world. This means whatever we write to it can easily retrieved after returning from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "Secure World".
  2. The qsee_hmac function is not called very often, so hijacking it for a couple of seconds would probably be harmless.
  3. The function receives cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 address of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC key as one of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 arguments. This saves us cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 need to find cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application's address dynamically and calculate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 addresses of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys in memory.
Finally, all our shellcode would have to do is to read cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 HMAC and encryption keys from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application's global buffer (at cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 locations we saw earlier on), and "leak" cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365m into cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 shared buffer. After returning from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 command request, we could cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365n simply fish-out cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 leaked keys from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 shared buffer. Here's a small snippet of THUMB assembly that does just that:

Shellcode which leaks KeyMaster Keys

Putting it all togecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r


Finally, we have all cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 pieces of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 puzzle. All we need to do in order to extract cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster keys is to:
  • Enable cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DACR in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel to allow us to modify cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code cave.
  • Write a small shellcode stub in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 code cave which reads cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster application.
  • Hijack cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "qsee_hmac" system-call and point it at our shellcode stub.
  • Call cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster's key-generation command, causing it to trigger cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 poisoned system-call and exfiltrate cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 keys into cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 shared buffer.
  • Read cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 leaked keys from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 shared buffer. 
Here's a diagram detailing all of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365se steps:

The Code


Finally, as always, I've provided cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 full source code for cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 attack described above. The code builds upon cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 two previously disclosed issues in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 zero-to-TrustZone series, and allows you to leak cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster keys directly from your device! After successfully executing cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 exploit, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 KeyMaster keys should be printed to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 console, like so:



You can find cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 full source code of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 exploit here:

https://github.com/laginimaineb/ExtractKeyMaster

I've also written a set of python scripts which can be used to brute-force Android full disk encryption off cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device. You can find cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 scripts here:

https://github.com/laginimaineb/android_fde_bruteforce

Simply invoke cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 python script fde_bruteforce.py using:
  • The crypto footer from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 device
  • The leaked KeyMaster keys
  • The word-list containing possible passwords
Currently, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 script simply enumerates each password from a given word-list, and attempts to match cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption result with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 "scrypted intermediate key" stored in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 crypto footer. That is, it passes each word in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 word-list through cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Android FDE KDF, scrypts cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 result, and compares it to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 value stored in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 crypto footer. Since cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 implementation is fully in python, it is racá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r slow... However, those seeking speed could port it to a much faster platform, such as hashcat/oclHashcat.

Here's what it looks like after running it on my own Nexus 6, encrypted using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 password "secret":


Lastly, I've also written a script which can be used to decrypt already-generated KeyMaster key blobs. If you simply have a KeyMaster key blob that you'd like to decrypt using cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 leaked keys, you can do so by invoking cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 script km_keymaster.py, like so:


Final Thoughts

Full disk encryption is used world-wide, and can sometimes be instrumental to ensuring cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 privacy of people's most intimate pieces of information. As such, I believe cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 encryption scheme should be designed to be as "bullet-proof" as possible, against all types of adversaries. As we've seen, cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 current encryption scheme is far from bullet-proof, and can be hacked by an adversary or even broken by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 OEMs cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365mselves (if cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365y are coerced to comply with law enforcement).

I hope that by shedding light on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 subject, this research will motivate OEMs and Google to come togecá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365r and think of a more robust solution for FDE. I realise that in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 Android ecosystem this is harder to guarantee, due to cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 multitude of OEMs. However, I believe a concentrated effort on both sides can help cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 next generation of Android devices be truly "uncrackable".

15/06/2016

TrustZone Kernel Privilege Escalation (CVE-2016-2431)

In this blog post we'll continue our journey from zero permissions to code execution in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel. Having previously elevated our privileges to QSEE, we are left with cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 task of exploiting cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel itself.

"Why?", I hear you ask.

Well... There are quite a few interesting things we can do solely from cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 context of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 TrustZone kernel. To name a few:
  • We could hijack any QSEE application directly, thus exposing all of it's internal secrets. For example, we could directly extract cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 stored real-life fingerprint or various secret encryption keys (more on this in cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 next blog post!).
  • We could disable cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 hardware protections provided by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 SoC's XPUs, allowing us to read and write directly to all of cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 DRAM. This includes cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 memory used by cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 peripherals on cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 board (such as cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 modem).
  • As we've previously seen, we could blow cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 QFuses responsible for various device features. In certain cases, this could allow us to unlock a locked bootloader (depending on how cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 lock is implemented).
So now that we've set cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 stage, let's start by surveying cá cược thể thao bet365_cách nạp tiền vào bet365_ đăng ký bet365 attack surface!