图文详解攻击BitLocker引导过程

【.com 独家特稿】日前，Fraunhofer SIT安全实验室表示，他们已经成功破解Windows 7的磁盘加密技术BitLocker。Fraunhofer SIT研究人员称，即使将BitLocker与基于硬件的可信赖平台模块(TPM)同时使用，他们也可以成功破解磁盘中的数据。而本文则以图文方式为读者详细解读破解BitLocker的完整过程。

一、加密与邪恶女服务员攻击
当计算机被弄丢或失窃的时候，磁盘加密措施能够很好的保护数据的机密性，从而有效地防止机会主义攻击。然而，加密却无法阻挡有针对性的攻击，尤其是在攻击者可以物理访问计算机的情况下。术语“邪恶女服务员攻击”所描述的就是这样一种情形：当计算机主人离开旅馆客房，而计算机无人看守时，一个邪恶的女服务生或任何其他可以进入这个房间的人，就可以随意鼓捣这台计算机了。这样的话，她们就可以攻陷带有加密与解密功能的机器，从而获取有关的密钥和明文数据。攻击者可以修改计算机上的软件乃至它的硬件，举例来说，她可以安装一个硬件按键记录器来窃取密码。利用这种攻击方式，攻击者可以以获得机密数据的访问权，甚至攻陷整个操作系统。

二、BitLocker 驱动加密
BitLocker 驱动加密(BDE)是Windows Vista、Windows Server 2008和Windows 7等操作系统提供的一种特性，当计算机具有可信平台模块的时候，该特性就可以利用可信计算技术平台的各种功能。TPM允许软件锁住数据，方法是利用存储在TPM内的密钥对数据进行加密；要想重新打开这些数据，就需要进行解锁，方法是利用同一个TPM以及主要组件的特定状态来来解密数据。在系统引导期间，这些组件（例如BIOS和操作系统的引导程序）和TPM协同工作来建立一个量度系统当前状态的检查跟踪系统。如果系统当前状态不同于锁定数据时指定的参考状态，那么TPM就拒绝打开数据。

当前，可信计算技术在个人电脑中的实现中不包括对键盘的测定，同时也没有为键盘建立一个安全信道。因此，许多基于硬件的BitLocker攻击手法，在邪恶的女服务生情形中仍然有可能得逞。同时，许多人想当然地认为，可信计算技术可以自动地保护系统免受所有针对引导过程的、基于软件的攻击，具体说来，他们认为使用了BitLocker并且带有TPM的机器就能达到这种保护效果。下面，我们就会用一个具体的攻击示例来打破这种幻像：攻击者可以通过篡改引导程序来达到访问机密数据的目的。

三、攻击过程演示

在系统引导期间，BitLocker需要与用户交互来获得一个口令（如图1所示），或从USB盘获得一个密钥文件，或者两者兼而有之。但是，与用户进行交互的程序代码却位于未加密的磁盘上。这样的话，问题就来了：如果攻击者能够物理访问计算机，那么他就能恣意修改这些代码，例如添加在磁盘闲置区存储用户提供的密钥的函数等。这样一来，当用户下一次引导计算机的时候，TPM就会注意到这种修改，并拒绝打开与此引导代码的未修改状态所绑定的所有密钥。然而，BitLocker却不会使用TPM提供的这个测度信息来阻止经过修改的代码在加密分区外运行。

图1 BitLocker要求用户提交口令

因此，“邪恶女服务员攻击”可以用她自己的引导代码替换原先的BitLocker引导代码，并欺骗用户与她的引导代码进行交互。经过修改的引导代码从用户那里获取密钥之后，并没有继续后面的引导过程。然而，它可以恢复原先的引导程序的状态，并设法用一种用户难以察觉的方式来重新引导系统。如果攻击者侥幸成功地迫使用户重新引导系统的话，她就可以再次访问系统来窃取计算机的数据了。
下面总结一下攻击过程：
首先，攻击者趁计算机主人不在的时候，通过优盘引导计算机，修改引导程序并安装木马程序。如图2所示。

图2 替换引导程序，植入木马

当计算机主人再次启动机器时，木马程序显示伪造的引导画面，并诱骗用户输入口令，如图3所示：

图3 木马程序捕获口令

木马程序保存口令到磁盘，并恢复原来的引导程序，再次引导系统，如图4所示：

图4 木马记录口令，并用原来引导程序程序引导机器

这时，被攻击者可以顺利进入系统，好像一切都没发生过一样。当攻击者再次接触机器时，可以从优盘用Linux系统启动机器，如下图所示：

图5 从优盘用Linux系统启动机器

在命令行下读取木马写入磁盘的口令，重新Windows引导系统，输入刚才获得的口令，这样就可以堂而皇之的登录系统了。

图6 用截获的口令登录系统

这样，攻击者就可以访问系统中的所有数据了。

四、结束语
这里以Fraunhofer SIT研究人员的原话作为结束语：我们在此展示攻击方法，并非暗示 BitLocker有漏洞，或者说可信赖计算毫无是处。跟其它磁盘加密产品一样，BitLocker仍是有效的，只不过没有人们想象中的那么安全。通过使用TPM，BitLocker提供了我们的攻击难度：攻击更容易被人发觉，同时将许多其他的攻击情形拒之门外。我们的攻击仅适用于此处讨论的平台、应用程序、攻击情形和攻击目标的特定组合。

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