Шифрование данных в ОС Android тесно связано с двумя проблемами: контролем доступа к картам памяти и переносом на них приложений. Многие программы содержат данные активации, платежную и конфиденциальную информацию. Ее защита требует управления правами доступа, которые не поддерживаются типичной для карточек файловой системой FAT32. Поэтому в каждой версии Android подходы к шифрованию кардинально менялись — от полного отсутствия криптографической защиты сменных носителей до их глубокой интеграции в единый раздел с шифрованием на лету.

WARNING

У каждого гаджета с ОС Android есть свои существенные отличия — как в прошивке, так и на аппаратном уровне. Даже разные версии одной модели могут сильно отличаться. Карты памяти тоже имеют свои особенности. Поэтому детальные руководства по использованию шифрования на одном устройстве часто не работают без модификаций на другом. Универсальных методов здесь не существует. Есть лишь общие подходы, которые и описаны в данной статье.

 

Особая роль карты памяти

Изначально разработчики Android предполагали использование карты памяти только как отдельного хранилища пользовательских файлов. Это был просто склад мультимедиа без каких-либо требований к его защите и надежности. Карточки microSD(HC) с FAT32 вполне справлялись с ролью простейшей хранилки, освобождая внутреннюю память от фоток, видеороликов и музыки.

Возможность переносить на карту памяти не только мультимедийные файлы, но и приложения впервые появилась в Android 2.2 Froyo. Реализована она была с помощью концепции зашифрованных контейнеров на каждое приложение, но защищало это исключительно от попадания не в те руки карты — но не смартфона.

К тому же это была полумера: многие программы переносились частично, оставляя часть данных во внутренней памяти, а некоторые (например, системные или содержащие виджеты) не переносились на карточку вовсе. Сама возможность переноса приложений зависела от их типа (предустановленное или стороннее) и внутренней структуры. У одних каталог с пользовательскими данными сразу располагался отдельно, а у других — в подкаталоге самой программы.

Интерфейс переноса данных на карту памяти
Интерфейс переноса данных на карту памяти

Если приложения интенсивно использовали операции чтения/записи, то надежность и скорость работы карточек уже не могла удовлетворить разработчиков. Они намеренно делали так, что перенос программ штатными средствами становился невозможен. За счет такого ухищрения их творение гарантированно получало прописку во внутренней памяти с большим ресурсом перезаписи и высоким быстродействием.

С четвертой версии в Android появилась возможность выбрать, где разместить приложение. Можно было назначить карту памяти как диск для установки программ по умолчанию, но не все прошивки корректно поддерживали эту функцию. Как она работает в конкретном устройстве — удавалось выяснить лишь опытным путем.

В пятом Андроиде Google снова решила вернуть изначальную концепцию и сделала все, чтобы максимально затруднить перенос приложений на карту памяти. Крупные производители уловили сигнал и добавили в прошивки собственные функции мониторинга, определяющие попытки пользователя принудительно переместить приложения на карточку с использованием рута. Более-менее работал только вариант с созданием жестких или символьных ссылок. При этом приложение определялось по стандартному адресу во встроенной памяти, а фактически находилось на карточке. Однако путаницу вносили файловые менеджеры, многие из которых некорректно обрабатывали ссылки. Они показывали неверный объем свободного места, поскольку считали, что приложение якобы занимает место и во встроенной памяти, и на карточке одновременно.

 

Адаптируй это!

В Android Marshmallow появился компромисс под названием «Адаптируемое хранилище» — Adoptable Storage. Это попытка Google сделать так, чтобы и овцы остались целы, и солдаты удовлетворены.

Функция Adoptable Storage позволяет объединить пользовательский раздел во встроенной памяти с разделом на карточке в один логический том. Фактически она создает на карточке раздел ext4 или F2FS и добавляет его к пользовательскому разделу внутренней памяти. Это чисто логическая операция объединения, отдаленно напоминающая создание составного тома из нескольких физических дисков в Windows.

Меню включения Adoptable Storage
Меню включения Adoptable Storage

В процессе объединения с внутренней памятью карточка переформатируется. По умолчанию весь ее объем будет использован в объединенном томе. В таком случае файлы на карточке уже нельзя будет прочитать на другом устройстве — они будут зашифрованы уникальным ключом устройства, который хранится внутри доверенной среды исполнения.

В качестве альтернативы можно зарезервировать на карточке место под второй раздел с FAT32. Хранимые на нем файлы будут видны на всех устройствах, как прежде.

Способ разделения карточки задается либо через меню Adoptable Storage, либо через отладочный мост для Android (Android Debug Bridge — ADB). Последний вариант используется в тех случаях, когда производитель скрыл Adoptable Storage из меню, но не удалил эту функцию из прошивки. Например, она скрыта в Samsung Galaxy S7 и топовых смартфонах LG. В последнее время вообще появилась тенденция убирать Adoptable Storage из флагманских устройств. Она считается костылями для бюджетных смартфонов и планшетов, которые не комплектуются достаточным объемом встроенной Flash-памяти.

Впрочем, не маркетологам решать, как нам использовать свои устройства. Через ADB на компьютере с Windows функция Adoptable Storage включается следующим образом.

  1. Делаем бэкап всех данных на карточке — она будет переформатирована.
  2. Устанавливаем последнюю версию Java SE Development kit с сайта Oracle.
  3. Устанавливаем последнюю версию Android SDK Manager.
  4. Включаем на смартфоне отладку по USB.
  5. Запускаем SDK Manager и в командной строке пишем:
    $ adb shell
    $ sm list-disks
  6. Записываем номер диска, под которым определяется карта памяти (обычно он выглядит как 179:160, 179:32 или подобным образом).
  7. Если хочешь добавить к внутренней памяти весь объем карточки, то пиши в командной строке:
    $ sm partition disk: x:y private

    где x:y — номер карты памяти.

  8. Если хочешь оставить часть для тома FAT32, то измени команду из п. 7 на такую:
    $ sm partition disk:x:y mixed nn

    где nn — остаток объема в процентах для тома FAT32.

Например, команда sm partition disk:179:32 mixed 20 добавит к встроенной памяти 80% объема карточки и оставит на ней том FAT32 в 1/5 ее объема.

На некоторых смартфонах этот метод в варианте «как есть» уже не работает и требует дополнительных ухищрений. Производители делают все, чтобы искусственно разделить свою продукцию по рыночным нишам. Топовые модели выпускаются с разным объемом встроенной памяти, и желающих переплачивать за него находится все меньше.

Некоторые смартфоны не имеют слота для карты памяти (например, серия Nexus), но поддерживают подключение USB-Flash-носителей в режиме OTG. В таком случае флешку также можно использовать для расширения объема встроенной памяти. Делается это следующей командой:

$ adb shell sm set-force-adoptable true

По умолчанию возможность использовать USB-OTG для создания адаптированного хранилища отключена, поскольку его неожиданное извлечение может привести к потере данных. Вероятность внезапного отключения карты памяти гораздо ниже из-за ее физического размещения внутри устройства.

Если с добавлением объема сменного носителя или его разбиением на разделы возникают проблемы, то сначала удали с него всю информацию о прежней логической разметке. Надежно это можно сделать с помощью линуксовой утилиты gparted, которая на компьютере с Windows запускается с загрузочного диска или в виртуальной машине.

Согласно официальной политике Google приложения могут сразу быть установлены в адаптируемое хранилище или перенесены в него, если разработчик указал это в атрибуте android:installLocation. Ирония в том, что далеко не все собственные приложения Google пока позволяют это делать. Каких-то практических лимитов у «адаптированного хранилища» в Android нет. Теоретический предел для Adoptable Storage составляет девять зеттабайт. Столько нет даже в дата-центрах, а уж карты памяти большего объема тем более не появятся в ближайшие годы.

Сама процедура шифрования при создании адаптированного хранилища выполняется с помощью dm-crypt — того же модуля ядра Linux, которым производится полнодисковое шифрование встроенной памяти смартфона (см. предыдущую статью «Криптостойкие андроиды. Как работает полнодисковое и пофайловое шифрование в Android»). Используется алгоритм AES в режиме сцепления блоков шифртекста (CBC). Для каждого сектора генерируется отдельный вектор инициализации с солью (ESSIV). Длина свертки хеш-функции SHA составляет 256 бит, а самого ключа — 128 бит.

Такая реализация, хотя и уступает в надежности AES-XTS-256, работает гораздо быстрее и считается достаточно надежной для пользовательских устройств. Любопытный сосед вряд ли вскроет зашифрованное адаптированное хранилище за разумное время, а вот спецслужбы давно научились использовать недостатки схемы CBC. К тому же реально не все 128 бит ключа оказываются совершенно случайными. Невольное или намеренное ослабление встроенного генератора псевдослучайных чисел — самая часто встречающаяся проблема криптографии. Она затрагивает не столько гаджеты с Android, сколько все потребительские устройства в целом. Поэтому самый надежный способ обеспечения приватности — вообще не хранить конфиденциальные данные на смартфоне.

INFO

Если после объединения памяти с помощью Adoptable Storage выполнить сброс до заводских настроек, то данные на карточке также пропадут. Поэтому предварительно стоит сделать их бэкап, а лучше — сразу назначить облачную синхронизацию.

 

Альтернативное шифрование данных на карте памяти

Теперь, когда мы разобрались с особенностями хранения файлов на карте памяти в разных версиях Android, перейдем непосредственно к их шифрованию. Если у тебя девайс с шестым Андроидом и новее, то с большой вероятностью в нем так или иначе можно активировать функцию Adoptable Storage. Тогда все данные на карточке будут зашифрованы, как и во встроенной памяти. Открытыми останутся лишь файлы на дополнительном разделе FAT32, если ты захотел его создать при переформатировании карточки.

Продолжение статьи доступно только подписчикам

Вариант 1. Оформи подписку на «Хакер», чтобы читать все статьи на сайте

Подписка позволит тебе в течение указанного срока читать ВСЕ платные материалы сайта, включая эту статью. Мы принимаем оплату банковскими картами, электронными деньгами и переводами со счетов мобильных операторов. Подробнее о подписке

Вариант 2. Купи одну статью

Заинтересовала статья, но нет возможности оплатить подписку? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ покупки доступен только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.


1 комментарий

Подпишитесь на ][, чтобы участвовать в обсуждении

Обсуждение этой статьи доступно только нашим подписчикам. Вы можете войти в свой аккаунт или зарегистрироваться и оплатить подписку, чтобы свободно участвовать в обсуждении.

Check Also

Мобильные приложения ряда крупных банков уязвимы перед MitM-атаками

Исследователи из университета Бирмингема предупредили, что приложения многих крупных банко…