深入理解vbmeta

一、什麼是vbmeta

vbmeta是Android 8.0（Oreo）之後引入的一種安全機制，在bootloader啟動階段對系統映像文件進行數字簽名和驗證，以防止被非法篡改。

該機制包含一個metadata結構，其中包括公鑰、簽名、哈希等信息，存在於vbmeta分區中。

能夠驗證vbmeta的前提是設備的初始啟動鏡像需要事先被授信並在vbmeta中定義好相應的數據格式和簽名規則。

二、vbmeta的作用

vbmeta主要有兩個作用：

1、驗證系統映像文件的完整性：在設備啟動時，vbmeta會驗證分區中每個映像文件的哈希值和數字簽名，確保系統文件沒有被非法篡改。

2、保護OEM加密：vbmeta可以管理OEM加密密鑰，通過設備鎖定的方式防止被其他人使用。如果驗證失敗，設備將會被鎖定。

三、vbmeta的使用

1、創建vbmeta分區

首先需要在設備的分區中創建vbmeta分區，並將metadata結構寫入其中。具體過程如下：

# 使用avbtool創建metadata結構
avbtool make_vbmeta_image --output vbmeta.img
# 將vbmeta.img寫入vbmeta分區
dd if=vbmeta.img of=/dev/block/by-name/vbmeta

2、在bootloader中驗證vbmeta

在設備啟動時，bootloader將會讀取vbmeta分區中的metadata結構，並進行數字簽名和哈希驗證。具體過程如下：

# 使用avbtool驗證vbmeta分區
avbtool verify_vbmeta_image --image /dev/block/by-name/vbmeta --public_key_metadata AndroidPublicKey.pem

其中AndroidPublicKey.pem是設備的公鑰文件，在驗證前需要安裝到本地。

四、vbmeta的局限

儘管vbmeta是一種有效的安全機制，在實際的開發中還是存在一些局限：

1、需要設備先被授信才能驗證：設備的初始啟動鏡像需要先被授權，才能在vbmeta中定義數據格式和簽名規則。在沒有授信的設備上，vbmeta無法提供安全保障。

2、限制OTA升級：由於vbmeta主要保證操作系統的完整性，因此OTA升級時，若修改了系統分區，則需要重新簽名新的vbmeta，並在bootloader中驗證。如果設備處於locked狀態，則OTA升級將會失敗。

3、難以應對物理攻擊：在物理攻擊的情況下，攻擊者可以直接讀取設備上的密鑰信息，從而繞過vbmeta的安全保護。

五、結論

作為一種有效的安全機制，vbmeta在Android系統中發揮着重要的作用。但是，在實際的開發過程中，我們需要權衡其安全性和擴展性的關係，充分利用好vbmeta提高系統的安全性。