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Hardwaregestützte Schlüsselpaare mit Schlüsselattestierung prüfen

Durch die Schlüsselattestierung können Sie sich darauf verlassen, dass die in Ihrer Anwendung verwendeten Schlüssel im hardwaregestützten Schlüsselspeicher eines Geräts gespeichert werden. In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, wie Sie die Eigenschaften von hardwaregestützten Schlüsseln überprüfen und die Erweiterungsdaten der Attestierungszertifikate interpretieren.

Hinweis: Bevor Sie die Eigenschaften der hardwaregestützten Schlüssel eines Geräts in einer Produktionsumgebung prüfen, müssen Sie sich vergewissern, dass das Gerät die Schlüsselattestierung auf Hardwareebene unterstützt. Dazu muss die Attestierungszertifikatkette ein Root-Zertifikat enthalten, das mit dem Stammschlüssel der Google-Attestierung signiert ist. Außerdem muss das Element attestationSecurityLevel in der Datenstruktur der Schlüsselbeschreibung auf die Sicherheitsstufe TrustedEnvironment oder das Sicherheitsniveau StrongBox eingestellt sein.

Außerdem ist es wichtig, die Signaturen in der Zertifikatskette zu überprüfen und zu bestätigen, dass keiner der Schlüssel in der Kette widerrufen wurde. Sehen Sie dazu in der Liste mit dem Widerrufsstatus des Zertifikats nach. Wenn alle gültig sind und das Stammverzeichnis der Google-Root-Schlüssel ist, vertrauen Sie der Attestierung nicht vollständig. Beachten Sie jedoch, dass Geräte mit widerrufenen Zertifikaten immer noch mindestens so vertrauenswürdig sind wie Geräte, die nur Softwareattestierung unterstützen. Eine gültige Attestierung ist ein starker positiver Indikator. Wenn Sie keine haben, ist das ein neutraler, nicht negativer Indikator.

Hardwaregestütztes Schlüsselpaar abrufen und bestätigen

Bei der Schlüsselattestierung geben Sie den Alias eines Schlüsselpaars an und rufen die Zertifikatskette ab, mit der Sie die Eigenschaften dieses Schlüsselpaars überprüfen können.

Wenn das Gerät die Schlüsselattestierung auf Hardwareebene unterstützt, wird das Stammzertifikat in dieser Kette mit einem Attestierungsstammschlüssel signiert, der sicher im hardwaregestützten Schlüsselspeicher des Geräts bereitgestellt wird.

Hinweis:Auf Geräten, die mit Schlüsselattestierung auf Hardwareebene, Android 7.0 (API-Level 24) oder höher und Google Play-Diensten ausgeliefert werden, ist das Stammzertifikat mit dem Google Attestation Root Key signiert. Prüfen Sie, ob dieses Stammzertifikat zu den im Abschnitt Stamzertifikate aufgeführten gehört.

So implementieren Sie die Schlüsselattestierung:

Verwenden Sie die Methode getCertificateChain() eines KeyStore-Objekts, um eine Referenz auf die Kette der X.509-Zertifikate zu erhalten, die mit dem hardwaregestützten Schlüsselspeicher verknüpft sind.
Senden Sie die Zertifikate zur Validierung an einen separaten vertrauenswürdigen Server.

Achtung: Führen Sie den folgenden Validierungsprozess nicht auf demselben Gerät wie der Schlüsselspeicher aus. Wenn das Android-System auf diesem Gerät manipuliert wurde, kann das dazu führen, dass im Rahmen des Validierungsprozesses etwas als vertrauenswürdig eingestuft wird, das es nicht ist.
Rufen Sie einen Verweis auf die Bibliothek für das Parsen und die Validierung der X.509-Zertifikatskette ab, die für Ihr Toolset am besten geeignet ist. Prüfen Sie, ob das öffentliche Stammzertifikat vertrauenswürdig ist und jedes Zertifikat das nächste Zertifikat in der Kette signiert.
Prüfen Sie den Widerrufsstatus jedes Zertifikats, um sicherzustellen, dass keines der Zertifikate widerrufen wurde.
Prüfen Sie optional die Zertifikaterweiterung für Bereitstellungsinformationen, die nur in neueren Zertifikatsketten vorhanden ist.

Rufen Sie eine Referenz auf die CBOR-Parserbibliothek ab, die für Ihr Toolset am besten geeignet ist. Suchen Sie das Zertifikat, das dem Stamm am nächsten ist, das die Zertifikatserweiterung mit Bereitstellungsinformationen enthält. Verwenden Sie den Parser, um die Daten der Zertifikaterweiterung mit den Bereitstellungsinformationen aus diesem Zertifikat zu extrahieren.

Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt zum Datenschema der Informationserweiterung für die Bereitstellung.
Rufen Sie eine Referenz auf die ASN.1-Parserbibliothek ab, die für Ihr Toolset am besten geeignet ist. Suchen Sie das Zertifikat, das sich am nächsten am Stammzertifikat befindet und die Zertifizierungserweiterung für die Schlüsselattestierung enthält. Wenn die Zertifikatserweiterung für die Bereitstellungsinformationen vorhanden war, muss die Zertifikatserweiterung für die Schlüsselattestierung im unmittelbar darauffolgenden Zertifikat enthalten sein. Verwenden Sie den Parser, um die Daten der Schlüsselattestierungszertifikaterweiterung aus diesem Zertifikat zu extrahieren.

Achtung:Gehen Sie nicht davon aus, dass sich die Erweiterung des Schlüsselattestierungszertifikats im untergeordneten Zertifikat der Kette befindet. Nur das erste Vorkommen der Erweiterung in der Kette kann als vertrauenswürdig eingestuft werden. Alle weiteren Instanzen der Erweiterung wurden nicht von der sicheren Hardware ausgestellt und könnten von einem Angreifer stammen, der die Kette verlängert, während er versucht, gefälschte Attestierungen für nicht vertrauenswürdige Schlüssel zu erstellen.

Im Beispiel für die Schlüsselattestierung wird der ASN.1-Parser von Bouncy Castle verwendet, um die Erweiterungsdaten eines Attestierungszertifikats zu extrahieren. Sie können dieses Beispiel als Referenz verwenden, wenn Sie Ihren eigenen Parser erstellen.

Weitere Informationen finden Sie im Abschnitt zum Datenschema der Schlüsselattestierungserweiterung.
Prüfen Sie die Erweiterungsdaten, die Sie in den vorherigen Schritten abgerufen haben, auf Konsistenz und vergleichen Sie sie mit den Werten, die der hardwaregestützte Schlüssel enthalten soll.

Root-Zertifikate

Die Vertrauenswürdigkeit der Attestierung hängt vom Stammzertifikat der Kette ab. Android-Geräte, die die erforderlichen Tests für die Google-Apps-Suite, einschließlich Google Play, bestanden haben und mit Android 7.0 (API-Level 24) oder höher auf den Markt gebracht wurden, sollten Attestierungsschlüssel verwenden, die vom Root-Zertifikat der Google-Hardwareattestierung signiert wurden. Die Attestierung war erst ab Android 8.0 (API-Ebene 26) erforderlich. Der öffentliche Stammschlüssel lautet:

Zuvor ausgestellte Root-Zertifikate

Wenn das Stammzertifikat in der erhaltenen Attestierungskette diesen öffentlichen Schlüssel enthält und keines der Zertifikate in der Kette entzogen wurde, wissen Sie Folgendes:

Ihr Schlüssel befindet sich in Hardware, die Google als sicher einstuft.
Sie hat die im Attestierungszertifikat beschriebenen Attribute.

Wenn die Attestierungskette einen anderen öffentlichen Root-Schlüssel hat, macht Google keine Zusicherungen in Bezug auf die Sicherheit der Hardware. Das bedeutet nicht, dass Ihr Schlüssel manipuliert wurde, sondern nur, dass die Attestierung nicht beweist, dass sich der Schlüssel auf sicherer Hardware befindet. Passen Sie Ihre Sicherheitsannahmen entsprechend an.

Wenn das Root-Zertifikat den öffentlichen Schlüssel auf dieser Seite nicht enthält, gibt es dafür wahrscheinlich zwei Gründe:

Höchstwahrscheinlich wurde das Gerät mit einer Android-Version unter 7.0 ausgeliefert und unterstützt keine Hardwareattestierung. In diesem Fall hat Android eine Softwareimplementierung der Attestierung, die dieselbe Art von Attestierungszertifikat generiert, aber mit einem Schlüssel signiert ist, der im Android-Quellcode hartcodiert ist. Da dieser Signaturschlüssel kein Secret ist, wurde die Attestierung möglicherweise von einem Angreifer erstellt, der sich als sichere Hardware ausgibt.
Ein weiterer wahrscheinlicher Grund ist, dass es sich nicht um ein Google Play-Gerät handelt. In diesem Fall kann der Gerätehersteller seinen eigenen Stamm erstellen und beliebige Behauptungen darüber aufstellen, was die Attestierung bedeutet. Weitere Informationen finden Sie in der Dokumentation des Geräteherstellers. Google ist nicht bekannt, dass Gerätehersteller dies tun.

Liste mit dem Status der Zertifikatssperrung

Attestierungsschlüssel können aus verschiedenen Gründen widerrufen werden, z. B. bei unsachgemäßer Handhabung oder bei Verdacht auf Extraktion durch einen Angreifer. Daher ist es wichtig, dass der Status jedes Zertifikats in einer Attestierungskette mit der offiziellen CRL (Certificate Revocation Status List) abgeglichen wird. Diese Liste wird von Google verwaltet und unter folgendem Link veröffentlicht: https://android.googleapis.com/attestation/status. Der Cache-Control-Header in der HTTP-Antwort gibt an, wie oft nach Updates gesucht werden soll, sodass nicht für jedes zu prüfende Zertifikat eine Netzwerkanfrage erforderlich ist. Diese URL gibt eine JSON-Datei mit dem Widerrufsstatus für alle Zertifikate zurück, die keinen normalen gültigen Status haben. Das Format der JSON-Datei entspricht der folgenden JSON-Schemadefinition (draft 07):

{
  "$schema": "http://json-schema.org/draft-07/schema#",
  "type": "object",
  "properties": {
    "entries": {
      "description" : "Each entry represents the status of an attestation key. The dictionary-key is the certificate serial number in lowercase hex.",
      "type": "object",
      "propertyNames": {
        "pattern": "^[a-f1-9][a-f0-9]*$"
      },
      "additionalProperties": {
        "type": "object",
        "properties": {
          "status": {
            "description": "[REQUIRED] Current status of the key.",
            "type": "string",
            "enum": ["REVOKED", "SUSPENDED"]
          },
          "expires": {
            "description": "[OPTIONAL] UTC date when certificate expires in ISO8601 format (YYYY-MM-DD). Can be used to clear expired certificates from the status list.",
            "type": "string",
            "format": "date"
          },
          "reason": {
            "description": "[OPTIONAL] Reason for the current status.",
            "type": "string",
            "enum": ["UNSPECIFIED", "KEY_COMPROMISE", "CA_COMPROMISE", "SUPERSEDED", "SOFTWARE_FLAW"]
          },
          "comment": {
            "description": "[OPTIONAL] Free form comment about the key status.",
            "type": "string",
            "maxLength": 140
          }
        },
        "required": ["status"],
        "additionalProperties": false
      }
    }
  },
  "required": ["entries"],
  "additionalProperties": false
}

Beispiel für eine CRL:

{
  "entries": {
    "2c8cdddfd5e03bfc": {
      "status": "REVOKED",
      "expires": "2020-11-13",
      "reason": "KEY_COMPROMISE",
      "comment": "Key stored on unsecure system"
    },
    "c8966fcb2fbb0d7a": {
      "status": "SUSPENDED",
      "reason": "SOFTWARE_FLAW",
      "comment": "Bug in keystore causes this key malfunction b/555555"
    }
  }
}

Datenschema für die Schlüsselattestierungserweiterung

Schema für Bereitstellungsinformationen für Erweiterungsdaten

Die Erweiterung für Bereitstellungsinformationen hat die OID 1.3.6.1.4.1.11129.2.1.30. Die Erweiterung enthält Informationen, die dem Bereitstellungsserver über das Gerät bekannt sind. Diese Erweiterung folgt einem CDDL-Schema.

  {
        1 : int,   ; certificates issued
  }

Die Karte ist nicht versioniert und es können neue optionale Felder hinzugefügt werden.

certs_issued: Eine ungefähre Anzahl der Zertifikate, die für das Gerät in den letzten 30 Tagen ausgestellt wurden. Dieser Wert kann als Signal für potenziellen Missbrauch verwendet werden, wenn er um mehrere Größenordnungen über dem Durchschnitt liegt.