Cellebrite 4PC 物理提取
Physical Extraction

2019-7-8 高田數位鑑識

在開始探討物理提取之前，要先了解Android現有的三種內容加密機制。從Android 4.0版開始，第一個內容加密機制，Full Disk Encryption（FDE）提供了裝置基本的保護。從Qualcomm Snapdragon 410到Snapdragon 845，FDE使用ARMv8專用的指令集進行加解密加速，讓用戶享有資料加密的保護下不會降低裝置效能。該加密金鑰受可信執行環境（TEE）保護，TEE是CPU的專用部分，僅允許執行特定授權的小程式（trustlet）。在預設的情況下，FDE用於加密和解密的金鑰是透過裝置唯一的硬體序號和預設密碼「default_password」這兩個資料的組合。雖然Android FDE保護機制比iOS的FDE安全性低好幾個等級，但它仍為一般用戶提供了合理的保護。

如果用戶覺的FDE的保護不夠，可選擇採用「Secure Startup」。Secure Startup與FDE最大的差異是在FDE開機後，當用戶尚未輸入PIN/pattern/passcode，手機還處於未解鎖狀態，但系統已將Data分區掛載並解密(/Data Partition)。但是，如果啟用了Secure Startup選項，手機將在啟動過程中要求輸入密碼。 在密碼尚未輸入的狀態下，大多數的Android服務（更不用說APP）是不被允許啟動的，除了Data分區尚未掛載，電話或鬧鐘等功能都不能使用。Secure Startup提供了較佳的保護，但在實際使用情境會造成用戶的困擾，所以該功能較少被用戶接受並啟用。

Android 7.0後另推出了優化的加密機制(Apple則是在iOS 8起開始採用FBE – File-Based Encryption)，採用 FBE 加密時，可以使用不同的金鑰對不同的文件進行加密，也可以對加密文件單獨解密。解開FBE的金鑰與用戶的PIN/pattern/passcode皆儲存於TEE中。如果使用FBE的手機重新開機，手機可以讀取存儲在僅受硬體金鑰保護的設備加密區域(Device Encrypted Area)中的內容，所以至少電話或鬧鐘等功能可以使用。其他的內容都存儲在憑證加密區域(Credential Encrypted Area)中，該區域是透過用戶的PIN/pattern/passcode來保護，解鎖後才可以掛載開始使用。

破解Android加密保護

在尚未有加密機制的年代，Chip-Off是鑑識人員的一個利器，只要將儲存晶片解焊取出，資料既可輕鬆提取。Chip-Off第一個面對的困境是iPhone 5c，當iOS導入FDE後，即使可以透過Chip-Off取出資料，鑑識人員只能看到一堆亂碼，沒有相對應的金鑰，是無法讀取以Chip-Off取出的內容。而近年來有將近85%以上的Android設備，出廠預設已導入加密機制，Chip-Off已經是一個過時的技術。

從上面可了解，物理提取要面臨多一個門檻，才能提取出加密的內容。這部分Cellebrite採用兩個方式處理，作業系統層級漏洞與晶片層級漏洞。

為了對裝置進行最全面和詳細的分析，Cellebrite的物理提取可以讀取手機快閃記憶體的已配置(allocated)和未配置(unallocated)空間中的資料。 這些資料可大致分為三種不同型態的內容：

1. 邏輯提取以外的內容。如之前檔案系統提取所敘，邏輯提取透過API與裝置溝通進而取得內容，但使用API可提取內容有限。
2. 系統刪除之檔案。系統僅刪除資料的位址索引，實際資料還在快閃記憶體中。
3. 由手機自主收集的內容，如wi-fi networks，GPS locations，web history，email headers，照片的EXIF等。也可參考透過knowledgeC.db掌握使用者行為(一)該篇所敘。

Cellebrite 4PC支援以下三種類型的物理提取方式，透過物理提取可產生出一份bit-for-bit的映像檔：

若從現有Cellebrite支援的8,696支手機清單(UFED_Supported_Phone_List_7.18)上來分析，其中5,244支為Android作業系統，支援最多的提取模式為ADB Rooted，有2,660支，ADB有2,574支，Bootloader有2,127支，Advanced ADB + Generic有1,621，Smart ADB是348支，Decrypting Bootloader為330支，Recovery Partition最少，只有38支。

表一、各物理提取支援的裝置數量