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Android启动时验证（AVB）

Android

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本文档介绍了Android启动时验证（AVB）的相关知识。 AVB(Android verify boot)是Android的一种安全机制，确保镜像数据的完整性和可靠性。

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Android Verify Boot

Android 启动时验证

 Table of contents

 后台



启动时验证会尽力确保所有已执行代码均来自可信来源（通常是设备的

OEM），以防受到攻击或损坏。它可建立一条从受硬件保护的信任根到引导加

载程序，再到 boot 分区和其他已验证分区（包括 system、vendor和可选

的 oem分区）的完整信任链。在设备启动过程中，无论是在哪个阶段，都会在

进入下一个阶段之前先验证下一个阶段的完整性和真实性。

除了确保设备运行的是安全的 Android 版本外，启动时验证还会检查是否存在

内置了回滚保护的正确 Android 版本。回滚保护可确保设备只会更新到更高的

Android 版本，从而帮助避免可能的漏洞持续存在。

除了验证操作系统外，启动时验证还允许 Android 设备将其完整性状态传达给

用户。

背景

Android 4.4 增加了对启动时验证和 dm-verity内核功能的支持。这种验证功能

组合就是启动时验证 1。

以前的 Android 版本会在发现设备损坏时向用户发出警告，但仍然允许他们启

动设备；从 Android 7.0 开始，系统会严格强制执行启动时验证，从而使遭到

入侵的设备无法启动。Android 7.0 还增加了对前向纠错功能的支持，有助于更

可靠地防范非恶意数据损坏。

Android 8.0 及更高版本包含 Android 启动时验证 (AVB)，AVB 是启动时验证

的一个参考实现，可与 Project Treble 配合使用。除了与 Treble 配合使用外，

AVB 还对分区脚本格式进行了标准化并增添了回滚保护功能。

设备状态

 Table of contents

 更改设备状态

 信任根

o 可由用户设置的信任根



设备状态用于指明能够以多大的自由度将软件刷写到设备上，以及是否强制执

行验证。设备状态为 LOCKED和 UNLOCKED。状态为 LOCKED的设备禁止您将新

软件刷写到设备上，而状态为 UNLOCKED的设备允许您进行修改。

当设备开机后，引导加载程序会先检查设备状态是 LOCKED还是 UNLOCKED。如

果设备状态为 UNLOCKED，引导加载程序会向用户显示警告，然后继续启动，

即使加载的操作系统不是由信任根签名也是如此。

如果设备状态为 LOCKED，引导加载程序会完成验证启动中的步骤，验证该设备

的软件。只有在加载的操作系统是由信任根正确签名时，状态为 LOCKED的设

备才会启动。如需了解详情，请参阅启动流程。

更改设备状态

如需更改设备状态，请使用 fastboot flashing [unlock | lock]命令。

为了保护用户数据，只要设备状态发生变化，都会先清除 data 分区中的数据，

并会在删除数据之前要求用户确认。

当用户购买二手开发设备后，应该将设备状态从 UNLOCKED改为 LOCKED。锁定

设备后，只要没有警告，用户应该就能确信设备处于设备制造商开发的状态。

如果开发者出于开发目的希望停用设备上的验证功能，应该将设备状态从 LOCK

ED改为 UNLOCKED。

信任根

信任根是用于为设备上存储的 Android 副本签名的加密密钥。信任根的不公开

部分只有设备制造商才知道，用于为旨在分发的每个 Android 版本签名。信任

根的公开部分嵌入在设备中并存储在一个不会被篡改的位置（通常是只读存储

区）。

加载 Android 时，引导加载程序会使用信任根来验证真实性。如需详细了解此

流程，请参阅验证启动。设备可能具有多个引导加载程序，因此可能有多个加

密密钥。

可由用户设置的信任根

设备可以根据需要选择允许用户配置信任根（例如，公钥）。设备可以使用此

可由用户设置的信任根（而非内置的信任根）进行启动时验证。这样，用户既

可以安装并使用自定义的 Android 版本，又不会牺牲启动时验证这项安全改进

功能。

如果实现了可由用户设置的信任根，则应满足以下要求：

 需要进行物理确认才能设置/清除可由用户设置的信任根。

 可由用户设置的信任根只能由最终用户设置，而不能在出厂时或在最终用户获得设备之前

的任意中间点设置。

 可由用户设置的信任根存储在防篡改的存储空间中。“防篡改”是指可以检测到 Android 数

据是否遭到篡改（例如，数据是否被覆盖或更改）。

 如果设置了可由用户设置的信任根，则设备应该允许启动使用内置信任根或可由用户设置

的信任根签名的 Android 版本。

 设备每次使用可由用户设置的信任根启动时，系统都应通知用户设备正在加载自定义的

Android 版本。如需查看警告屏幕示例，请参阅状态为 LOCKED并已设置自定义密钥的设

备。

实现可由用户设置的信任根的一种方法是，将虚拟分区设置为仅当设备处于 UN

LOCKED状态时才能刷写或清除。Google Pixel 2 设备使用此方法以及名

为 avb_custom_key的虚拟分区。avbtool extract_public_key命令会输

出此分区中数据的格式。以下示例展示了如何设置可由用户设置的信任根：

avbtool extract_public_key --key key.pem --output pkmd.bin

fastboot flash avb_custom_key pkmd.bin

可由用户设置的信任根可通过发出以下命令来清除：

fastboot erase avb_custom_key

验证启动

 Table of contents

 回滚保护

 处理验证错误



对于要启动的 Android 版本中包含的所有可执行代码和数据，启动时验证均要

求在使用前以加密形式对其进行验证，其中包括内核（从 boot分区加载）、

设备树（从 dtbo分区加载）、system分区和 vendor分区等。

对于 boot和 dtbo这类仅读取一次的小分区，通常是通过将整个内容加载到内

存中，然后计算其哈希值来进行验证。接下来，系统会将计算出的哈希值与预

期哈希值进行比较。如果值不一致，则 Android 将无法加载。如需了解详情，

请参阅启动流程。

内存装不下的较大分区（如文件系统）可能会使用哈希树；在这种情况下，验

证流程会在将数据加载到内存的过程中持续进行。对于这种情况，系统会在运

行时计算哈希树的根哈希值，并将其与预期根哈希值进行比较。Android 包含

用于验证较大分区的 dm-verity 驱动程序。如果在某个时刻计算出的根哈希值

与预期根哈希值不一致，系统便不会使用相应数据，而且 Android 会出现错误。

如需了解详情，请参阅 dm-verity 损坏。

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shane_qinxian

2023-05-22

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