[Перевод] iOS 15 позволяет находить даже выключенный iPhone: как это сделано и есть ли опасность01.10.2021 18:46

В iOS 15.0 появилась новая функция: iPhone теперь можно найти при помощи Find My, даже когда iPhone «отключен». Как это работает? Представляет ли функция проблему для безопасности?

Я заметил эту функцию довольно давно на одном из моих iPhone с бетой iOS 15. Вот скриншот, который я сделал в июле. С тех пор интерфейс пользователя немного изменился.

Пользователи далеко не сразу заметили существование этой функции. Нужно обновиться до iOS 15.0, включить в iPhone службы геолокации, войти в аккаунт пользователя, участвовать в сети Find My, и так далее. А под конец совершить самое странное действие, которое сегодня никто не делает: отключить iPhone. Но как только об этом узнал Twitter, популярность темы мгновенно выросла. Как и количество слухов о том, как реализована эта функция.

В iOS 15 телефон можно находить, даже когда питание отключено

Я не понимаю, что означает «iPhone можно находить после отключения питания». Похоже, «отключение питания» больше не означает, что телефон «отключен», устройство продолжает работать и выполняет какой-то обмен данными на короткое расстояние с низким энергопотреблением. Пока ещё не понял, как к этому относиться.

Always-on Processor (AOP)

Публичной документации об AOP очень мало. Во всех чипах и различных встроенных устройствах, производимых Apple, работает операционная система реального времени под названием RTKitOS. AOP в iPhone тоже не является исключением. Однако AOP имеет особую роль. Он соединяет почти все остальные чипы iPhone. Для некоторых чипов он выполняет только простейшие задачи наподобие управления питанием, а для других он используется как прозрачный прокси, при необходимости пробуждающий iOS.

Таким образом, постоянно включенный процессор на самом деле экономит энергию. iOS может уйти в сон, пока AOP ждёт аппаратных событий. Примером такого события может быть информация с датчика движения. Экран включается, даже если вы не касаетесь ни одной кнопки iPhone.

Поискав в Интернете, можно узнать, что даже Siri реализована в AOP. Если вам не особо интересны технические подробности, то можете пропустить оставшуюся часть этого раздела. Вам достаточно только знать, что AOP также соединяет чипы беспроводной связи с их интерфейсами управления питанием.

Большинство драйверов ядра iOS имеет простую структуру. Если в чипе работает RTKitOS, то это видно на выводе ioreg. Например, в этом списке встречается Rose — чип U1 на основе Ultra-wideband.

Хоть это происходит и не в ядре iOS, AOP реализует копию этих драйверов. Например, регулирование диапазона U1 имеет дублирующую реализацию, работающую без nearbyd и способную выполняться изолированно в AOP.

Даже если чип не основан на RTKitOS, то AOP всё равно может к нему подключиться. Чип Bluetooth в iPhone 11, 12 и 13 изготовлен Broadcom и основан на операционной системе ThreadX. Тем не менее, AOP iPhone имеет частичный контроль над Bluetooth. Хотя он и не подчиняется той же схеме на основе RTKitOS, но может подавать питание на чип Bluetooth при помощи драйвера spmi-bluetooth.

Стоит заметить, что это очень отличается от ситуации с HomePod mini и Watch. В них используется чип Bluetooth производства Apple с кодовым названием Marconi. AOP может управлять Marconi при помощи драйверов marconi-bluetooth и aop-marconi-bt-control.

Запуск приложения Bluetooth, когда iPhone «выключен»

Всё, что необходимо iPhone для включения Find My, пока телефон «выключен» — простейшее управление питанием, а также чип Bluetooth, способный отправлять advertisements Bluetooth LE. Более того, эти advertisements требуют секретного ключа, привязанного к Apple ID в iPhone.

Чипы Broadcom очень похожи на чипы Cypress. SDK Cypress поддерживают внешние приложения IoT, требующие только чипа Bluetooth без дополнительных хостов. Эти приложения выполняются в потоке ThreadX под названием mpaf. Давайте проверим, есть ли где-то во встроенном ПО Bluetooth поток mpaf. Для этого скачаем IPSW iOS 15.0, смонтируем самый большой файл .dmg и перейдём в /usr/share/firmware/bluetooth. Файлы .bin — это патчи, загружаемые через драйвер Bluetooth PCIe. Начиная с iPhone 11 они содержат несколько отладочных строк. Выполнив grep mpaf *, можно получить такой список совместимости устройств.

Серия iPhone 11, BCM4378B1 (Hei, Moana, Tala)
Серия iPhone 12, BCM4387C2 (Almond, Cashew, Hazelnut, Pistachio)
Серия iPhone 13, BCM4387C2 (Acacia, Camellia, Lilac, Mimosa)
Серия iPad Air 2020, BCM4387C2 (Pomegranate)
Некоторые другие серии iPad, BCM4387C2 (Baobab, Boab, Rambutan)

Любопытно, что iPhone SE 2020 под кодовым именем Fiti, тоже содержащий чип BCM4378B1, не имеет патча mpaf. Я обновил iPad Air 2020 до iOS 15.0, и несмотря на наличие патчей для Pomegranate, диалоговое окно Find My не отображается. Кроме того, на другом iPhone, залогиненном в тот же аккаунт, нет обновления местоположения iPad. То есть, вероятно, есть различия между текущими поддерживаемыми устройствами и чипами, теоретически способными поддерживать эту функцию. Возможно, Apple в будущем будет добавлять новые устройства.

Патч mpaf реализует приложение lpm. Вероятно, его название расшифровывается как «low-power mode» («режим низкого энергопотребления») и оно реализует сервис gatt Bluetooth LE. Всё это можно найти в строках и до меня это обнаружил plonk.

tier2/Olympic/PCIE/Pistachio_CLPC_OS/USI/bld/A_4387C2_ROM/tier2/patch/bcs/mpaf_layer_patch.o.patch2.c
tier2/Olympic/PCIE/Pistachio_CLPC_OS/USI/bld/A_4387C2_ROM/tier2/patch/mpaf/apps/lpm/lpm_app.o.patch2.c
tier2/Olympic/PCIE/Pistachio_CLPC_OS/USI/bld/A_4387C2_ROM/tier2/patch/mpaf/apps/lpm/lpm_app_gatt.o.patch2.c
tier2/Olympic/PCIE/Pistachio_CLPC_OS/USI/bld/A_4387C2_ROM/tier2/patch/mpaf/apps/lpm/lpm_app_fsm.o.patch2.c

Эти патчи были добавлены в iOS 15 и ранее они отсутствовали. Их названия соответствуют ожидаемой функциональности. В этом посте я не буду приводить инструкции о том, как анализировать эти патчи, дампить ПЗУ чипа и т.д. Строк достаточно, чтобы убедиться, что эта функция реализована в чипе Bluetooth.

Связано ли содержимое секретного ключа с чипом U1?

Одна птичка напела мне, что телефон записывает последовательность заранее вычисленных криптографических маяков в чипсет UWB, но птичка — плохая замена документации

В AirTag содержимое ключа хранится в чипе U1. Apple неспроста назвала nRF в AirTag «Durian» («дуриан»). Компания не любит его и не доверяет ему, но он дёшев и потребляет мало энергии. Чаще всего U1 находится в состоянии сна и время от времени пробуждается.

Но в iPhone система другая. В iPhone ключи хранятся в Secure Enclave (SE). В одной из ранних сборок U1 даже присутствовали отладочные строки для обмена содержимыми ключей между U1 и SE, но в последних сборках их уже нет. То есть птичка была права относительно AirTag, но не про iPhone.

Передача содержимого секретных ключей

После установки отладочного профиля Bluetooth на iPhone 12 с iOS 15.1b2 вывод idevicesyslog перед завершением работы выглядит так:

Sep 30 22:02:58 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:58 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci reset» command — output was »0×0e 0×04 0×01 0×03 0×0c 0×00»
…
Sep 30 22:02:58 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:58 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0×06 …» command — output was »»
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0×06 …» command — output was »»
Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0×06 …» command — output was »»
Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0×06 …» command — output was »»
Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0×06 …» command — output was »»
Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0×07 0×00 0×01» command — output was »0×0e 0×05 …»
Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «bcm -s 0×0f,0×00,0×02,0×00,0×01,0×00,0×00,0×00,0×00,0×00,0×00,0×00» command — output was »
Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] : Completed handling of dictionary-xpc event
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0×04» command — output was »0×0e 0×05 0×01 0×62 0xfe 0×00 0×04»
Sep 30 22:02:59 backboardd (libEDR)[66] : ScheduleSetBrightnessIn_block_invoke: enter WaitUntil late 0.126834 millisecond (333 / 333)
Sep 30 22:02:59 backboardd[66] : brightness change:0.67814 reason: BrightnessSystemDidChange options:
Sep 30 22:02:59 SpringBoard (FrontBoard)[62] : Shutdown task «NotifyBluetooth» complete after 1.59s
Sep 30 22:02:59 SpringBoard (CoreUtils)[62] : Invalidate CID 0×2B760001
Sep 30 22:02:59 SpringBoard (FrontBoard)[62] : Shutdown tasks complete.
Sep 30 22:02:59 SpringBoard (CoreUtils)[62] : Invalidated
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : BT_FW_OK flag is set. Entering LPM…
Sep 30 22:02:59 bluetoothd (CoreUtils)[89] : LPM entry took 1578ms
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : Sending BT Stats to CoreAnalytics for com.apple.BTLpmManagerStats
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : PowerManager power state is 0
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : PowerManager power state is 0
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : PowerManager power state is 0
Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] : PowerManager power state is 0
[disconnected]

Последние этапы повторяются множество раз с выводом произвольных чисел. Это маяки, настраиваемые в чипе Bluetooth, поэтому я вырезал их из поста. Затем в конце чип Bluetooth сообщает, что переходит в режим низкого энергопотребления (LPM). Сразу же после этого iPhone «отключается».

Каждое advertisement функции Find My начинается с 0x4c 0x00 0x12 0x19 и эта последовательность байтов также содержится в выводе BlueTool. Суммарно в чип Bluetooth записывается 80 advertisements.

На случай, если вы захотите отладить его самостоятельно, сброс HCI — это последняя информация, видимая в Apple PacketLogger, в то время как idevicesyslog продолжает отображать вывод и команды BlueTool.

Влияние на безопасность и конфиденциальность

Новая функция Find My впервые позволила широкой публике узнать об AOP, а также о возможности автономной работы чипа Bluetooth.

Если предположить, что кто-то взломал ваш iPhone и шпионит за вами, он может и показать экран «отключения питания», но не отключать iPhone. Никогда не считайте, что устройство отключено, пока из него не извлечена батарея или лучше того — его не засунули в блендер. Например, АНБ взломало телевизор Samsung и добавило поддельный режим отключения, чтобы шпионить за людьми.

Протокол Find My имеет пару интересных механизмов для защиты вашей конфиденциальности. Он был подвергнут полному реверс-инжинирингу и существует его реализация в open source. Более того, приложение AirGuard позволяет вам идентифицировать маяки BLE Find My в Android. Если вы опасаетесь утечки своих местоположений через Find My, то можете просто отключить функцию в iPhone.

Учтите, что другие чипы беспроводной связи тоже обеспечивают утечку информации о местоположении. Сотовое подключение позволяет локализовать вас, а поставщик услуг мобильной связи может хранить историю местоположений, Wi-Fi тоже обеспечивает утечку местоположения (хоть с этим помогает справиться рандомизация MAC-адреса), и это ещё не всё. Что бы вы ни делали, смартфон — это устройство для слежки за человеком. Защита конфиденциальности в Find My устраняет только один возможный аспект слежки из множества.

Самое страшное может заключаться в том, что AOP и Bluetooth LPM позволяют создать новый вектор зловредного ПО, постоянно хранящегося в оборудовании.