Android Verified Boot 2.0

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#avb2.0 #android #system #vendor

于 2018-10-12 17:14:04 首次发布

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AVB2.0(Android Verified Boot 2.0)是Google设计的增强型验证引导流程，用于保护Android设备的boot、recovery、system、vendor等分区的完整性。介绍了MTK平台下AVB2.0的实现细节，包括vbmeta分区的作用、hash和chain分区的配置方法，以及如何在不同项目中启用AVB2.0。

AVB2.0简要说明：Android Verified Boot 2.0简要_vbmeta是_沫珩MH的博客-优快云博客

AVB2.0(Android Verified Boot2.0)是google新设计的verified boot流程用于保护boot/recovery/system/vendor等一些受保护分区的完整性。MTK平台中dtbo不使用AVB2.0保护，build出来的dtbo是avb2.0签名方式，会在调用签名脚本时将dtbo改为正常签名方式(dtbo用于初始化lcm等，如果dtbo校验失败了，无法显示yellow/orange/red state)，而其他的image(preloader，lk，logo，tee等)仍然是使用MTK的verify flow。在Android P版本，如果平台使用的kernel版本大于等于4.9的话，AVB2.0是必须要开启的。

vbmeta分区

AVB2.0增加了一个vbmeta分区，对应的vbmeta.img由make_vbmeta_image工具编译生成的，其主要包含如下三大部分：

vbmeta image header(256 Bytes)
authentication data
- hash
- signature
auxiliary data
- public key
- public key metadata
- descriptors
  - hash descriptors
  - hashtree descriptors
  - chain partition descriptors

vbmeta分区保存了受保护分区的所有信息，每个被avb2.0保护的分区后面都有一个vbmeta结构。vbmeta结构中包含多个描述符(和其他元数据)，并且所有这些数据都被加密签名

受保护的分区可以配置为hash分区或者chain(链式)分区：

hash分区：hash校验，用hash描述符中hash(保存在vbmeta分区的vbmeta结构里)验证目标分区
chain分区：key校验，用chain分区描述符中的public key(保存在vbmeta分区的vbmeta结构里)验证目标分区vbmeta结构的完整性(vbmeta被private key签名)

vbmeta.img中vbmeta结构

循环遍历主vbmeta中所有描述符

chain分区描述符
- 保存了用于验证目标分区vbmeta结构的public key
- 如果目标分区vbmeta结构验证失败，将无法启动
hash表描述符
- 目标分区vbmeta结构没有被使用，忽略
hash描述符
- 除非它在“requested_partitions”中，被输入到avb2.0的入口函数：avb_slot_verify()，否则忽略目标分支vbmeta结构

vbmeta与boot/recovery/system/vendor绑定

配置为hash分区：必须与主vbmeta一起更新
配置为chain分区：假如目标分区vbmeta结构发生异常，就算此分区在当前启动模式不被使用，设备也将无法启动。
- 比如，假如recovery分区配置为chain分区，一旦recovery发生异常，normal boot也将无法启动
- 一旦recovery分区配置为hash分区，不能通过OTA改为chain分区配置

使能AVB2.0功能

lk：vendor/mediatek/proprietary/bootable/bootloader/lk/project/<project.mk>

MTK_AVB20_SUPPORT = yes

kernel：<project>_debug_defconfig & <project>_defconfig

CONFIG_MTK_AVB20_SUPPORT = y

配置avb分区

kernel-4.9\arch\arm64\boot\dts\mediatek\xxxx.dts

配置vbmeta.img的公钥与私钥

公钥： /vendor/mediatek/proprietary/bootable/bootloader/lk/target/${project}/inc/avbkey.h
私钥： device/mediatek/common/oem_prvk.pem
- 在device/mediatek/common/device.mk中配置：BOARD_AVB_KEY_PATH := device/mediatek/common/oem_prvk.pem

vbmeta.img被oem_prvk.pem进行私钥签名，在启动阶段lk使用avbkey.h中的公钥对vbmeta.img进行验证，所以avbkey.h配置的公钥与oem_prvk.pem的私钥必须是一对，且此key与secure boot校验其他分区的key不是同一个，配置文件也不是同一个，但是可以配置成同一组key。

配置受保护分区

默认不配置情况下，受保护分区采用hash分区方式，如需配置成chain分区方式，采用如下方式：

     #settings for main vbmeta
     BOARD_AVB_ALGORITHM := SHA256_RSA2048
     BOARD_AVB_KEY_PATH := device/mediatek/common/oem_prvk.pem
 
ifeq ($(strip $(MAIN_VBMETA_IN_BOOT)),no)
     #settings for recovery, which is configured as chain partition
     BOARD_AVB_RECOVERY_KEY_PATH := device/mediatek/common/recovery_prvk.pem
     BOARD_AVB_RECOVERY_ALGORITHM := SHA256_RSA2048
     BOARD_AVB_RECOVERY_ROLLBACK_INDEX := 0
     # Always assign "1" to BOARD_AVB_RECOVERY_ROLLBACK_INDEX_LOCATION
     # if MTK_OTP_FRAMEWORK_V2 is turned on in LK. In other words,
     # rollback_index_location "1" can only be assigned to
     # recovery partition.
     BOARD_AVB_RECOVERY_ROLLBACK_INDEX_LOCATION := 1
endif
 
     #settings for system, which is configured as chain partition
     BOARD_AVB_SYSTEM_KEY_PATH := device/mediatek/common/system_prvk.pem
     BOARD_AVB_SYSTEM_ALGORITHM := SHA256_RSA2048
     BOARD_AVB_SYSTEM_ROLLBACK_INDEX := 0
     BOARD_AVB_SYSTEM_ROLLBACK_INDEX_LOCATION := 2

配置了system分区为chain分区方式
算法为SHA256_RSA2048
private key为device/mediatek/common/system_prvk.pem
当MAIN_VBMETA_IN_BOOT宏为no时，配置recovery分区为chain分区方式

MTK平台AVB2.0、Secure boot与Dm-verity

当AVB2.0、Secure boot与Dm-verity同时开启，系统启动时preloader采用secure boot方式验证tee/lk等分区的可靠性，在lk阶段采用secure boot方式验证dtbo/logo等分区的可靠性，同时采用AVB方式验证vbmeta分区的可靠性和boot分区(或recovery分区)的可靠性。在init进程阶段，如果vendor或者system镜像配置为hash partition方式，则采用原先Dm-verity方式验证vendor或system分区的可靠性(在采用AVB方式验证时，发现其分区配置为hash partition方式，会bypass掉，采用dm-verify方式)，如果配置为chain partition方式，则采用AVB方式验证其可靠性。

参考：

Android P上打开AVB2.0的配置方法 - RESSRC