Weaver

Weaver 硬件抽象层 (HAL) (IWeaver.aidl) 在 Android 8.1 中引入，可为用户身份验证提供安全接口，并使用锁定屏幕知识因素 (LSKF)，例如 PIN 码、解锁图案和密码。

Weaver 取代了 Gatekeeper 的 LSKF 验证功能。不过，Gatekeeper 仍用于生成硬件身份验证令牌。

在 Android 9 及更高版本中，CDD 9.11.2 要求支持 StrongBox 的设备提供专用的安全硬件，以支持安全的用户身份验证。使用此安全硬件实现 Weaver HAL 可满足“安全用户身份验证”要求。

在没有专用安全元件 (SE) 的设备上，Weaver 仍可在可信执行环境 (TEE)（例如 Trusty）中实现。

组件

Weaver 由三个组件组成：

• Weaver AIDL 接口 (IWeaver)：HAL 的正式规范。Android 13 及更低版本使用 HIDL 而不是 AIDL。
• Weaver 硬件抽象层 (HAL) 服务：实现 IWeaver 接口的供应商专用 Android 进程。
• Weaver 可信应用 (TA)： 在安全环境中运行的核心逻辑。它会执行 LSKF 验证并强制执行速率限制。HAL 服务使用特定于实现的的安全信道与 TA 通信。

接口

Weaver 的接口提供了一个固定大小的持久性 slot 数组，每个 slot 都包含一个固定大小的键和一个固定大小的值。每个 slot 都由其 ID（一个介于 [0, numSlots - 1] 之间的整数）标识。只有在提供与存储的密钥匹配的密钥时，才能访问某个 slot 的值。

Weaver 的接口包含以下内容：

• getConfig()：检索实现支持的槽数、键大小和值大小。
• write()：使用新的键值对覆盖指定槽。此操作是原子性的，会使之前的数据永久无法恢复（安全删除）。
• read()：尝试检索指定 slot 的值。 只有在速率限制超时（由 TA 强制执行）未处于有效状态且提供的密钥与存储的密钥完全匹配时，此操作才会成功。

如需了解完整的接口规范，请参阅 IWeaver.aidl。

Android 使用情况

如果 Weaver 实现可用，Android 系统服务器中的 LockSettingsService 会使用它来保护用户数据。对于设备上的每位用户，LockSettingsService 都会管理一个 Weaver slot：

• 槽密钥 (weaverKey)：用户 LSKF 的哈希值。如果用户未设置屏幕锁定，则使用默认字符串。
• 槽值 (weaverSecret)：高熵、随机生成的加密密钥。

weaverSecret 旨在仅通过以下任一方式进行检索：

• 在 Weaver TA 的速率限制政策内提供正确的 weaverKey。
• 入侵运行 Weaver TA 的安全环境。此关卡旨在打造极具挑战性的体验。

LockSettingsService 同时使用 weaverKey 和 weaverSecret 来加密用户的合成密码。由于合成密码可保护用户基于文件的加密 (FBE) 的凭据加密 (CE) 存储空间和用户 Android Keystore 中与身份验证绑定的密钥，因此在 Weaver 发布密钥之前，数据始终无法访问。

Weaver 与 Gatekeeper

从历史上看，Gatekeeper HAL 在单个 verify() 调用中扮演了两个不同的角色：

1. 验证：检查 LSKF，并施加 TEE 强制速率限制。
2. 证明：发出 HardwareAuthToken 以通知 KeyMint（以前称为 Keymaster）LSKF 身份验证成功。

为什么改用 Weaver？

随着 Android 8.1 中引入安全密码重置令牌，“合成密码”成为主要加密密钥。上述两个角色现在由单独的 Gatekeeper 注册处理，一个用于 userId + 100000 下的 LSKF，另一个用于 userId 下的合成密码。

引入 Weaver 是为了接替第一个角色，它使用更简单的 HAL 接口，并支持基于安全元件 (SE) 的实现。

参考代码

AOSP 中提供了 ISO/IEC7816-4 兼容安全元素中 Weaver 实现的参考代码：external/libese/。

测试

如需验证 Weaver 实现，请使用 VtsHalWeaverTargetTest：

atest VtsHalWeaverTargetTest

或者：

vts-tradefed run vts -m VtsHalWeaverTargetTest