Apple、新しいセキュリティホワイトペーパーでTouch IDとSecure Enclave技術を詳細に説明

Appleが水曜日に発行したiOSセキュリティホワイトペーパーは、同社のTouch ID指紋検知システムと、A7 SoCに搭載されているいわゆる「Secure Enclave」についての深い理解を提供するもので、どちらもiPhone 5sで導入されたものである。

のセキュリティ文書(PDFリンク) では、ユーザーデータを安全に保つために Touch ID と Secure Enclave がどのように連携するかを概説する新しい情報を含む、多くの iOS ハードウェアおよびソフトウェアセキュリティプロトコルについて詳しく説明します。最初に発見されたのは、テッククランチ、ホワイトペーパー出版されましたApple の「iPhone in Business」ウェブサイトへ。

同紙によると、A7はセキュアエンクレーブ実際には、Apple の最新のシステムオンチップ設計に組み込まれたコプロセッサです。安全なブートシーケンスとアプリケーションプロセッサから独立したソフトウェアアップデートメカニズムを備えたこのコンポーネントは、「データ保護キー管理のためのすべての暗号化操作」を担当し、カーネルが侵害された場合でもデータ保護の整合性を維持します。

各 Secure Enclave は、システムの他の部分にアクセスできず、Apple に知られていない独自の UID (固有 ID) を使用して製造中にプロビジョニングされます。デバイスが起動すると、一時キーが作成され、UID と関連付けられ、デバイスのメモリ空間の Secure Enclave 部分の暗号化に使用されます。
さらに、Secure Enclave によってファイルシステムに保存されるデータは、UID と絡み合ったキーとリプレイ防止カウンターを使用して暗号化されます。

Touch IDに関しては、AppleはiPhone 5s専用のテクノロジーがあらゆる角度から指紋を読み取り、時間の経過とともにユーザーの指紋を継続的に「学習」すると指摘している。この論文では、センサーが新たに識別された重複ノードを追加することにより、連続使用のたびに保存された指紋マップが拡張されると説明しています。

ユーザーの指がホームボタンを囲む静電容量スチールリングに触れると、Touch ID センサーは 88 x 88 ピクセル、500 ppi のラスタースキャンを実行します。このスキャンは「分析のためにベクトル化されながら、Secure Enclave 内の暗号化されたメモリに一時的に保存されます」。」このシステムは、1 本の指がランダムに一致する確率が 50,000 分の 1 であるほど、十分に敏感です。

処理と分析が完了すると、データは破棄され、iCloud、iTunes、または Apple に送信されることはありません。

Appleは、2つのテクノロジーがどのように連携するかを説明し、Touch IDモジュールからのデータはペリフェラル・インターフェース・バスを介してA7チップに転送され、その後復号化のためにSecure Enclaveに転送されると述べています。

ただし、指紋センサーと Secure Enclave に組み込まれた共有キーに基づいて生成された一意のセッションキーで暗号化および保護されているため、アプリケーションプロセッサは生の Touch ID データを読み取ることはできません。セッションキー交換では、両端で Advanced Encryption Standard (AES) キーラッピングと AES-CCM トランスポート暗号化を使用して、ランダム化されたキーの生成と強化された保護を提供します。

iPhone 5s のロック解除は少し異なるプロセスですが、同じ共有シークレットとデータ保護キーのメカニズムが使用されます。

Touch ID がオンになっている iPhone 5s では、デバイスがロックされてもキーは破棄されません。代わりに、Touch ID サブシステムに与えられるキーでラップされます。ユーザーがデバイスのロックを解除しようとしたときに、Touch ID がユーザーの指紋を認識すると、データ保護キーのラップを解除するためのキーが提供され、デバイスのロックが解除されます。このプロセスは、デバイスのロックを解除するためにデータ保護サブシステムと Touch ID サブシステムの連携を要求することで、追加の保護を提供します。

復号化キーはメモリに保存されるため、デバイスを再起動するとデータが削除されます。これは、ユーザーが App Store または iTunes からアイテムを購入するときにパスワードを再入力する必要がある理由を説明しています。さらなる保護を追加するため、Secure Enclave は 48 時間後、または Touch ID の試行が 5 回失敗した後にこれらのキーを破棄します。

Apple は、デジタルコンテンツの購入における Touch ID の使用例について次のように説明しています。