Samsung Knox Vault

Samsung Knox Vault — это специализированная аппаратная платформа безопасности, разработанная компанией Samsung Electronics для своих мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты серии Galaxy. Это не просто программное обеспечение или услуга, а полноценная изолированная среда, интегрированная в чипсет устройства, которая предназначена для защиты наиболее чувствительных данных пользователя от внешних угроз, включая физические атаки на аппаратную часть устройства. Knox Vault был представлен Samsung в 2020 году как эволюция их экосистемы безопасности Knox, и он фокусируется на создании "сейфа" для данных, который физически и логически отделен от основной операционной системы (ОС) Android.

Основная концепция и цель

Knox Vault возник как ответ на растущие угрозы в области кибербезопасности, особенно на атаки, которые могут обойти стандартные меры защиты, такие как шифрование данных или биометрическая аутентификация. В отличие от обычного шифрования, где ключи и данные хранятся в общей памяти устройства, Knox Vault создает полностью изолированное пространство, аналогичное "карманному сейфу" внутри чипа. Это пространство защищает данные даже в случае, если злоумышленник получит физический доступ к устройству, взломает ОС или использует продвинутые методы, такие как side-channel атаки (атаки через боковые каналы, например, анализ энергопотребления или электромагнитного излучения).

Цель Knox Vault — обеспечить "zero trust" подход к хранению данных: даже если весь остальной девайс скомпрометирован, содержимое Vault остается недоступным. Это особенно важно для корпоративных пользователей, где устройства хранят конфиденциальную информацию, такую как корпоративные ключи, биометрические шаблоны или финансовые данные.

Техническая архитектура

Knox Vault реализован на уровне аппаратного обеспечения (hardware-rooted security), что делает его устойчивым к программным уязвимостям. Вот ключевые компоненты:

1. Изолированный процессор и память:
   • Knox Vault использует выделенный микроконтроллер (MCU — Microcontroller Unit) внутри основного чипсета (SoC — System on Chip) устройства. Этот MCU работает независимо от основного процессора (CPU), который управляет ОС.
   • У него есть собственная защищенная оперативная память (RAM) и энергонезависимая память (например, flash-память), объем которой может варьироваться, но обычно достаточен для хранения ключевых данных (несколько килобайт или мегабайт).
   • Физическая изоляция: Память Knox Vault размещена в отдельной области чипа, отделенной барьерами (hardware barriers), которые предотвращают прямой доступ из основной части SoC. Это включает в себя собственный шифровальный двигатель (crypto engine) для обработки данных на лету.
2. Криптографические механизмы:
   • Генерация и хранение ключей: Все криптографические ключи (например, для AES-шифрования) генерируются внутри Vault и никогда не покидают его. Ключи уникальны для каждого устройства и привязаны к его аппаратным характеристикам (root of trust).
   • Поддержка стандартов: Knox Vault соответствует стандартам, таким как FIPS 140-2 (или выше) для криптографических модулей, и использует алгоритмы вроде AES-256 для шифрования, ECDSA для цифровых подписей и RNG (Random Number Generator) для генерации случайных чисел.
   • Защищенное выполнение кода: Код, выполняемый в Vault, проверяется на целостность с помощью цифровых подписей и хэш-функций (например, SHA-256). Любая попытка модификации приводит к блокировке доступа.
3. Интеграция с ARM TrustZone:
   • Knox Vault строится на базе технологии ARM TrustZone, которая делит процессор на "нормальный мир" (normal world — ОС и приложения) и "защищенный мир" (secure world — Knox). Однако Vault идет дальше, создавая подмножество внутри secure world, которое еще более изолировано.
   • Это позволяет Vault взаимодействовать с ОС только через контролируемые API (Application Programming Interfaces), такие как Secure Element интерфейсы, без раскрытия внутренних данных.
4. Физическая защита:
   • Защита от физических атак: Vault устойчив к методам, таким как декапсуляция чипа (chip decapsulation), анализ через сканирующую электронную микроскопию или инъекция ошибок (fault injection). Для этого используются техники, вроде маскировки сигналов и обнаружения попыток вскрытия.
   • Энергонезависимость: Память Vault может быть защищена от сброса или атаки через отключение питания, благодаря встроенным механизмам, таким как non-volatile memory с защитой от стирания.

Что хранится в Knox Vault?

Knox Vault предназначен для критически важных данных, которые требуют максимальной защиты. Основные категории:

• Биометрические данные: Шаблоны отпечатков пальцев, распознавания лица (3D-сканеры) или радужки. Эти данные никогда не покидают Vault и используются только для локальной аутентификации, без передачи на серверы.
• Криптографические ключи: Ключи для шифрования файловой системы (File-Based Encryption — FBE), PIN-коды, пароли и токены для двухфакторной аутентификации (2FA).
• Корпоративные секреты: В режиме Knox (для бизнеса) — сертификаты, ключи VPN, политики MDM (Mobile Device Management) и данные для безопасного доступа к корпоративным ресурсам.
• Финансовые и платежные данные: Информация для Samsung Pay или других NFC-платежей, включая токенизированные карты.
• Системные секреты: Уникальные идентификаторы устройства (например, для верификации подлинности) и ключи для проверки целостности прошивки (firmware integrity).

Данные в Vault шифруются и доступны только после многофакторной аутентификации (например, PIN + биометрия), и даже в этом случае Vault обрабатывает запросы без раскрытия сырых данных.

Как это работает на практике?

• Инициализация: При первом запуске устройства (или после сброса) Knox Vault активируется во время загрузки (boot process). Он проверяет целостность аппаратной части с помощью root of trust (корень доверия), основанного на аппаратном уникальном ключе (например, eFUSE — электронные предохранители в чипе).
• Доступ к данным: Приложения (включая системные) запрашивают доступ через Knox API. Запрос проходит через secure world, где Vault проверяет права доступа. Если все в порядке, Vault выполняет операцию (например, верифицирует биометрию) и возвращает только результат (да/нет), а не сами данные.
• Обновления и восстановление: Обновления прошивки (OTA — Over-The-Air) проверяются Vault'ом на подлинность. В случае компрометации (например, обнаружение атаки) Vault может самоуничтожить ключи или заблокировать устройство.
• Интеграция с экосистемой Knox: Knox Vault — часть более широкой платформы Samsung Knox, которая включает Knox Platform for Enterprise (для бизнеса), Knox Guard (для удаленного управления) и Knox Secure Folder (защищенная папка в ОС). Vault обеспечивает "железобетонный" фундамент для всего этого.

Преимущества и ограничения

Преимущества

• Высокий уровень защиты: Защищает от атак, которые обошли Android Keystore или стандартное шифрование (например, атаки на уровне ядра ОС).
• Соответствие стандартам: Сертифицирован для правительственных и корпоративных нужд (например, Common Criteria EAL 5+ для аппаратных модулей).
• Производительность: Поскольку обработка происходит в аппаратной части, это не замедляет устройство.
• Масштабируемость: Доступен на флагманских устройствах Galaxy S и Note с чипами Exynos или Snapdragon (начиная с Galaxy S20).

Ограничения

• Доступность: Не на всех устройствах Samsung — только на премиум-моделях с поддержкой в чипсете (Qualcomm и Samsung Foundry обеспечивают реализацию).
• Не для пользовательского контента: Vault не хранит большие файлы (фото, видео); это для ключей и метаданных. Для файлов используется шифрование на основе ключей из Vault.
• Зависимость от hardware: Если чип поврежден физически (не через атаку), Vault может стать недоступным.
• Прозрачность для пользователя: Пользователь не взаимодействует с Vault напрямую; это "под капотом", управляется ОС.

Samsung Knox Vault представляет собой один из самых продвинутых примеров аппаратной безопасности в потребительской электронике, подчеркивая фокус Samsung на privacy и security. Это делает их устройства особенно привлекательными для пользователей, ценящих конфиденциальность, таких как журналисты, бизнес-профессионалы или те, кто работает с чувствительными данными. Если вы используете Galaxy-устройство, Knox Vault уже работает в фоне, обеспечивая дополнительный слой защиты.