5. Arranque verificado y atestación en GrapheneOS

5.1 Conceptos fundamentales

El arranque verificado (Verified Boot) y la atestación (Attestation) constituyen dos pilares esenciales en la arquitectura de seguridad de GrapheneOS. Su implementación garantiza:

• Integridad del software: Asegura que cada componente del sistema sea auténtico y no haya sido alterado.
• Confianza en el dispositivo: Permite a aplicaciones y servidores remotos confiar en el estado del sistema antes de intercambiar datos sensibles.
• Protección criptográfica: Utiliza módulos de seguridad en hardware (Trusted Execution Environment, TEE) para salvaguardar claves y procesos críticos.

5.2 Proceso de arranque verificado

GrapheneOS extiende el estándar Verified Boot 2 de Android con mecanismos adicionales de comprobación temprana y resiliencia ante modificaciones maliciosas:

1. Boot ROM y cadena de arranque inicial:

   El procesador ejecuta el Boot ROM integrado, que valida la primera etapa del gestor de arranque (Bootloader) mediante una firma de llave pública grabada en hardware.

2. Bootloader comprobado:

   El gestor de arranque secundario verifica la imagen de boot (núcleo y ramdisk) usando claves mantenidas en el almacén de claves seguro (Keymint). Si la firma no coincide, el dispositivo entra en modo de recuperación.

3. Integridad del kernel y sistema de archivos:

   El kernel de Linux, compilado con opciones de seguridad reforzada, valida cada partición crítica en modo de solo lectura. GrapheneOS añade restricciones de ejecución y auditoría en tiempo real de modificaciones.

4. Indicadores de estado:

   Durante el proceso, se generan flags que reflejan el estado de cada verificación. Estos indicadores pueden consultarse mediante fastboot getvar verified-state y se transmiten a aplicaciones y servicios de confianza.

5.3 Atestación de Keystore y KeyMint

Una vez completado el arranque, GrapheneOS aprovecha el subsistema de KeyMint (basado en TEE) para ofrecer servicios criptográficos con atestación:

• Generación de claves: Las claves asimétricas (p. ej., RSA/ECC) se generan directamente dentro del TEE y nunca abandonan el área protegida.
• Atestación local: Al solicitar un certificado de atestación, KeyMint firma la clave pública junto con información del dispositivo (versión de firmware, estado de arranque verificado, identificador de hardware).
• Restricciones de uso: Los atributos vinculados a la clave (p. ej., sólo firma o cifrado) se aplican en hardware, imposibilitando su alteración desde el espacio de usuario normal.

Tabla 1. Ejemplo de campos en un certificado de atestación

5.4 Flujo de atestación remota

Para escenarios de alta seguridad (bancos, entornos corporativos, IoT), se implementa la atestación remota:

1. Solicitud de desafío:

   El servidor de confianza (relying party) envía un nonce único al dispositivo.

2. Generación de respuesta en TEE:

   KeyMint firma el nonce junto con el certificado de atestación y los indicadores de arranque verificado.

3. Validación del servidor:

   El servidor comprueba la firma con la clave pública del fabricante, verifica la frescura del nonce y evalúa los estados (por ejemplo, “Green” en arranque verificado).

4. Autorización condicionada:

   Si la atestación es satisfactoria, se concede acceso a recursos o se habilita funcionalidad sensible (p. ej., pago móvil, acceso a datos corporativos).

5.5 Configuración y monitoreo avanzado

Para administradores avanzados y usuarios profesionales que deseen maximizar la confianza en el arranque y la atestación, GrapheneOS ofrece:

• Políticas de bloqueo de cargadores de arranque: Impedir permanentemente la reescritura de imágenes no autorizadas, haciendo irreversible cualquier intento de desviado malicioso.
• Alertas de estado: Uso de herramientas ADB o aplicaciones dedicadas para monitorizar cambios en verified-state y recibir notificaciones en remoto.
• Redundancia de claves: Backup de certificados de atestación y claves públicas en servidores de registro, facilitando auditoría y recuperaciones ante pérdidas de dispositivo.
• Integración con MDM: Conexión con plataformas de Mobile Device Management que centralicen la recolección de «reports» de atestación y permitan políticas de remediación automáticas.

Con un entendimiento profundo del arranque verificado y la atestación, los usuarios avanzados de GrapheneOS pueden construir entornos móviles de máxima confianza, adecuados tanto para uso personal de alta privacidad como para despliegues corporativos con requisitos de seguridad extremos.

Libros:

• Android Security Internals de Nikolay Elenkov (capítulos sobre Verified Boot y Attestation en Android).
• Embedded Android: Porting, Extending, and Customizing de Karim Yaghmour (sección de arranque seguro y carga de kernel).

Documentación oficial y artículos técnicos:

• GrapheneOS Wiki – Arranque verificado y atestación: https://grapheneos.org/wiki/verified-boot
• Android Verified Boot (AOSP): https://source.android.com/security/verifiedboot
• Google Security Blog – Bringing Verified Boot to Android: https://security.googleblog.com/2015/02/verified-boot.html
• Whitepaper de GrapheneOS – Diseño de arranque seguro y atestación de hardware.

Recursos comunitarios y charlas:

• OWASP AppSec – Presentación “Trust, but Verify: Android Verified Boot”.
• FOSDEM – “Practical Android Attestation”.
• Foros de GrapheneOS y GitHub Discussions – Hilos sobre Verified Boot y dm-verity.