iOS 15 позволяет находить даже выключенный iPhone: как это сделано и есть ли опасность

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 ^[1]. 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 ^[2] 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 ^[3] на iPhone 12 с iOS 15.1b2 вывод idevicesyslog перед завершением работы выглядит так:

Sep 30 22:02:58 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:58 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci reset» command — output was «0x0e 0x04 0x01 0x03 0x0c 0x00»

…

Sep 30 22:02:58 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:58 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0x06 ...» command — output was "<decode: missing data>"

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0x06 ...» command — output was "<decode: missing data>"

Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0x06 ...» command — output was "<decode: missing data>"

Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0x06 ...» command — output was "<decode: missing data>"

Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0x06 ...» command — output was "<decode: missing data>"

Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0x07 0x00 0x01» command — output was «0x0e 0x05 ...»

Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «bcm -s 0x0f,0x00,0x02,0x00,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00» command — output was ""

Sep 30 22:02:59 BlueTool[126] <Notice>: Completed handling of dictionary-xpc event

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BlueTool finished running «hci cmd 0xFE62 0x04» command — output was «0x0e 0x05 0x01 0x62 0xfe 0x00 0x04»

Sep 30 22:02:59 backboardd(libEDR)[66] <Notice>: ScheduleSetBrightnessIn_block_invoke: enter WaitUntil late 0.126834 millisecond (333 / 333)

Sep 30 22:02:59 backboardd[66] <Notice>: brightness change:0.67814 reason:BrightnessSystemDidChange options:<private>

Sep 30 22:02:59 SpringBoard(FrontBoard)[62] <Notice>: Shutdown task «NotifyBluetooth» complete after 1.59s

Sep 30 22:02:59 SpringBoard(CoreUtils)[62] <Notice>: Invalidate CID 0x2B760001

Sep 30 22:02:59 SpringBoard(FrontBoard)[62] <Notice>: Shutdown tasks complete.

Sep 30 22:02:59 SpringBoard(CoreUtils)[62] <Notice>: Invalidated

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: BT_FW_OK flag is set. Entering LPM...

Sep 30 22:02:59 bluetoothd(CoreUtils)[89] <Notice>: LPM entry took 1578ms

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: Sending BT Stats to CoreAnalytics for com.apple.BTLpmManagerStats

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: PowerManager power state is 0

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: PowerManager power state is 0

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: PowerManager power state is 0

Sep 30 22:02:59 bluetoothd[89] <Notice>: 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 ^[4] 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 ^[5], чтобы шпионить за людьми.

Протокол Find My имеет пару интересных механизмов для защиты вашей конфиденциальности. Он был подвергнут полному реверс-инжинирингу ^[6] и существует его реализация в open source ^[7]. Более того, приложение AirGuard ^[8] 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.