DEF CON 33 -BitUnlocker: Leverage Windows Recovery to Extract BitLocker Secrets - Leviev, Ben Simon

在物理訪問威脅下，數據加密至關重要。Windows的BitLocker是全體積加密技術，設計目標是在筆電失竊時保護OS上的所有數據。Microsoft安全測試與攻擊研究團隊(STORM)深入研究了BitLocker的攻擊面，將焦點放在一個常被忽視但風險極高的區域：Windows恢復環境(WinRe)。

WinRe是Windows的恢復平台，負責修復系統故障、BitLocker錯誤等。其架構上運行獨立的恢復OS（Linux版本的Windows定制版），整個系統被壓縮成單一WIM文件存放在未加密的恢復體積上。這是必要的設計——若WinRe存在於BitLocker加密的OS體積上，當OS無法訪問時WinRe就無法進行恢復。然而，BitLocker引入時促使了三項重要設計變更：其一，WinRe移至未加密恢復體積；其二，引入「Trusted WIM Boot」驗證WIM完整性；其三，引入「Volume Relock」機制在觸發危險工具（如命令提示字元）時自動重新鎖定OS體積。

研究團隊發現，在自動解鎖狀態下，WinRe從未保護的體積解析多個外部文件。雖然在BitLocker前這不是問題，但BitLocker在WinRe與OS之間建立了安全邊界——攻擊者在WinRe內獲得代碼執行權，就能繞過BitLocker。團隊專注於三個主要解析點。

Boot.SDI漏洞：SDI文件用於虛擬磁盤啟動。系統復制SDI數據到RAM磁盤緩衝區，再加載WIM並計算其哈希值驗證。但關鍵缺陷是——對Boot.SDI本身沒有驗證，且WIM偏移完全未關聯到驗證過的WIM。攻擊者可在SDI後附加任意WIM，修改偏移指向它，通過哈希驗證後執行自訂WIM——此時OS體積仍處解鎖狀態。演示中，通過修改恢復體積的Boot.SDI，研究員成功加載自訂WIM並獲得命令提示字元訪問加密的C盤。

ReAgent.XML與排程操作漏洞：ReAgent.XML儲存恢復狀態。WinRe啟動時立即解析並執行排程操作。其一，離線掃描操作允許執行已簽名應用。研究員發現約30個Microsoft簽名應用可被執行，其中TT Tracer（時間旅行偵錯工具）可追蹤任意可執行檔。通過修改XML排程TT Tracer追蹤cmd，研究員在OS解鎖時獲得shell。其二，信任應用Setup Platform在Windows升級後仍保留在WinRe註冊表中，且註冊了shift+F10快捷鍵啟動cmd。通過建立恢復體積上的setup_platform.ini文件配置，當Setup Platform執行時會彈出消息框，創建無限時間窗口手動觸發快捷鍵並啟動cmd——整個過程中OS體積保持解鎖。

BCD冒充漏洞（完整鏈）：BCD定義Windows啟動方式及目標OS體積位置。WinRe依賴BCD確定恢復目標。設計上WinRe信任BCD指定的OS為BitLocker加密且不可訪問，因此不驗證其配置。然而，尋找BCD的邏輯存在缺陷——使用find_first_volume和find_next_volume API，這兩個函數的返回順序不與磁盤物理順序相關。實際上，恢復體積會在EFI體積之前被檢查。攻擊者在恢復體積放置自訂BCD存儲，WinRe就會誤用它，而不會到達EFI中的真正BCD存儲。這樣在啟動階段，Boot Manager仍使用真正BCD解鎖加密OS（自動解鎖正常進行），但在OS階段WinRe會使用攻擊者控制的BCD。

結合此冒充原語與Push Button Reset(PBR)功能，研究員構建完整繞過鏈。PBR是Windows系統重置工具，支持多種模式。在「Online」模式下，它可排程執行、不觸發Volume Relock、且從OS查詢配置執行敏感操作。配置文件reset_session.xml中包含「decrypt_volume」指令，可指示PBR解密任意BitLocker體積。攻擊步驟為：修改恢復體積的ReAgent.XML排程Online PBR、建立恢復體積的BCD存儲指向恢復體積本身、放置reset_session.xml指示PBR解密OS體積。重啟時，WinRe執行PBR，PBR通過冒充的BCD查詢配置，收到「解密OS」指令，遂將BitLocker加密的OS完全解密——等同於禁用BitLocker。攻擊者隨後以任何方式訪問OS，無需密碼。演示中，一台完全鎖定且無密碼的機器，經此攻擊後，C盤完全解密且可完全訪問。