圖文詳解攻擊BitLocker引導過程
原創【51CTO.com 獨家特稿】日前，Fraunhofer SIT安全實驗室表示，他們已經成功破解Windows 7的磁盤加密技術BitLocker。Fraunhofer SIT研究人員稱，即使將BitLocker與基于硬件的可信賴平臺模塊(TPM)同時使用，他們也可以成功破解磁盤中的數據。而本文則以圖文方式為讀者詳細解讀破解BitLocker的完整過程。
一、加密與邪惡女服務員攻擊
當計算機被弄丟或失竊的時候，磁盤加密措施能夠很好的保護數據的機密性，從而有效地防止機會主義攻擊。然而，加密卻無法阻擋有針對性的攻擊，尤其是在攻擊者可以物理訪問計算機的情況下。術語“邪惡女服務員攻擊”所描述的就是這樣一種情形：當計算機主人離開旅館客房，而計算機無人看守時，一個邪惡的女服務生或任何其他可以進入這個房間的人，就可以隨意鼓搗這臺計算機了。這樣的話，她們就可以攻陷帶有加密與解密功能的機器，從而獲取有關的密鑰和明文數據。攻擊者可以修改計算機上的軟件乃至它的硬件，舉例來說，她可以安裝一個硬件按鍵記錄器來竊取密碼。利用這種攻擊方式，攻擊者可以以獲得機密數據的訪問權，甚至攻陷整個操作系統。
二、BitLocker 驅動加密
BitLocker 驅動加密(BDE)是Windows Vista、Windows Server 2008和Windows 7等操作系統提供的一種特性，當計算機具有可信平臺模塊的時候，該特性就可以利用可信計算技術平臺的各種功能。TPM允許軟件鎖住數據，方法是利用存儲在TPM內的密鑰對數據進行加密；要想重新打開這些數據，就需要進行解鎖，方法是利用同一個TPM以及主要組件的特定狀態來來解密數據。在系統引導期間，這些組件（例如BIOS和操作系統的引導程序）和TPM協同工作來建立一個量度系統當前狀態的檢查跟蹤系統。 如果系統當前狀態不同于鎖定數據時指定的參考狀態，那么TPM就拒絕打開數據。
當前，可信計算技術在個人電腦中的實現中不包括對鍵盤的測定，同時也沒有為鍵盤建立一個安全信道。因此，許多基于硬件的BitLocker攻擊手法，在邪惡的女服務生情形中仍然有可能得逞。同時，許多人想當然地認為，可信計算技術可以自動地保護系統免受所有針對引導過程的、基于軟件的攻擊，具體說來，他們認為使用了BitLocker并且帶有TPM的機器就能達到這種保護效果。下面，我們就會用一個具體的攻擊示例來打破這種幻像：攻擊者可以通過篡改引導程序來達到訪問機密數據的目的。
三、攻擊過程演示
在系統引導期間，BitLocker需要與用戶交互來獲得一個口令（如圖1所示），或從USB盤獲得一個密鑰文件，或者兩者兼而有之。但是，與用戶進行交互的程序代碼卻位于未加密的磁盤上。這樣的話，問題就來了：如果攻擊者能夠物理訪問計算機，那么他就能恣意修改這些代碼，例如添加在磁盤閑置區存儲用戶提供的密鑰的函數等。這樣一來，當用戶下一次引導計算機的時候，TPM就會注意到這種修改，并拒絕打開與此引導代碼的未修改狀態所綁定的所有密鑰。然而，BitLocker卻不會使用TPM提供的這個測度信息來阻止經過修改的代碼在加密分區外運行。
圖1 BitLocker要求用戶提交口令
因此，“邪惡女服務員攻擊”可以用她自己的引導代碼替換原先的BitLocker引導代碼，并欺騙用戶與她的引導代碼進行交互。經過修改的引導代碼從用戶那里獲取密鑰之后，并沒有繼續后面的引導過程。然而，它可以恢復原先的引導程序的狀態，并設法用一種用戶難以察覺的方式來重新引導系統。如果攻擊者僥幸成功地迫使用戶重新引導系統的話，她就可以再次訪問系統來竊取計算機的數據了。
下面總結一下攻擊過程：
首先，攻擊者趁計算機主人不在的時候，通過優盤引導計算機，修改引導程序并安裝木馬程序。如圖2所示。
圖2 替換引導程序，植入木馬
當計算機主人再次啟動機器時，木馬程序顯示偽造的引導畫面，并誘騙用戶輸入口令，如圖3所示：
圖3 木馬程序捕獲口令
木馬程序保存口令到磁盤，并恢復原來的引導程序，再次引導系統，如圖4所示：
圖4 木馬記錄口令，并用原來引導程序程序引導機器
這時，被攻擊者可以順利進入系統，好像一切都沒發生過一樣。當攻擊者再次接觸機器時，可以從優盤用Linux系統啟動機器，如下圖所示：
圖5 從優盤用Linux系統啟動機器
在命令行下讀取木馬寫入磁盤的口令，重新Windows引導系統，輸入剛才獲得的口令，這樣就可以堂而皇之的登錄系統了。
圖6 用截獲的口令登錄系統
這樣，攻擊者就可以訪問系統中的所有數據了。
四、結束語
這里以Fraunhofer SIT研究人員的原話作為結束語：我們在此展示攻擊方法，并非暗示 BitLocker有漏洞，或者說可信賴計算毫無是處。跟其它磁盤加密產品一樣，BitLocker仍是有效的，只不過沒有人們想象中的那么安全。通過使用TPM，BitLocker提供了我們的攻擊難度：攻擊更容易被人發覺，同時將許多其他的攻擊情形拒之門外。我們的攻擊僅適用于此處討論的平臺、應用程序、攻擊情形和攻擊目標的特定組合。
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