Bezpečnostní architektura: Kompletní technický základ

Používá Vaultaire AES-256-GCM pro ověřené šifrování napříč indexy úložiště, zalomenými klíči, záhlavími souborů, obsahem, miniaturami a metadaty. PBKDF2-HMAC-SHA512 odvozuje klíč místního úložiště ze vzoru a celého zařízení Keychain sůl. Tento klíč úschovny obaluje samostatný náhodný 256bitový hlavní klíč, který provádí šifrování souboru CryptoKit v procesu aplikace.

Kryptografický základ

Vaultaire používá několik kryptografických mechanismů pracujících ve shodě, z nichž každý je vybrán pro konkrétní práci. PBKDF2 změní lidské přihlašovací údaje na trezor nebo klíč pro obnovení. AES-256-GCM chrání indexy, obaly, metadata, miniatury a obsah souborů. Náhodný hlavní klíč odděluje dlouhodobé šifrování souborů od proměnlivého vzoru. Keychain a iOS Ochrana dat chrání záznamy soli a obnovy vázané na zařízení, když je zařízení uzamčeno. Žádný dešifrovací klíč držený poskytovatelem neposkytuje vývojářům rutinní přístup k prostému textu úschovny.

To není složitost sama o sobě. Každá vrstva řeší jiný útočný povrch. AES-256-GCM kombinuje důvěrnost s ověřováním, takže upravený šifrovaný text selže při ověření. PBKDF2 zvyšuje náklady na testování každého vzoru nebo fráze. Náhodný hlavní klíč znamená, že změna vzoru může přebalit jeden klíč namísto opětovného šifrování každého souboru. Keychain ochrana dat střeží místní záznamy soli a obnovy, zatímco aplikace stále uznává, že k symetrickému šifrování dochází v paměti procesu.

Tyto vrstvy společně tvoří hloubkovou architekturu obrany, ale nejsou to všechny nezávislé bariéry. Uhádnutý vzor lze zkontrolovat podle indexového souboru a AES-GCM ověřování a kompromitované odemčené zařízení může v procesu aplikace sledovat klíče nebo prostý text. Architektura tedy závisí na pověření entropie, PBKDF2 náklady, iOS ochrana zařízení a správná manipulace s ověřeným šifrováním a také síla samotného AES.

AES-256-GCM: Šifrování souborů

Každá fotografie, video a dokument uložený ve Vaultaire jsou šifrovány pomocí AES-256-GCM — Advanced Encryption Standard s 256bitovým klíčem Režim Galois/Counter. Vaultaire také používá AES-GCM pro indexy úschovny, záhlaví souborů, miniatury a obálky klíčů. Algoritmus a velikost klíče jsou standardizované; Zabezpečení Vaultaire stále závisí na nejednom zpracování, správě klíčů, síle pověření a správnosti implementace.

Číslo “256” v AES-256 označuje délku klíče v bitech. 256bitový klíč má 2²⁵⁶ možných hodnot. Pro představu: v pozorovatelném vesmíru je přibližně 10⁸⁰ atomů. Kdyby každý atom byl superpočítač testující miliardu klíčů za sekundu a běžel od Velkého třesku, prozkoumaly by méně než bilióntinu bilióntin procenta prostoru klíčů. AES-256 nebude prolomen hrubou silou. Ne dnes. Ne v tomto století. Ne dříve, než vyhasnou hvězdy.

Proč záleží na režimu GCM

AES je bloková šifra: šifruje data v 128bitových blocích. “Režim” určuje, jak jsou tyto bloky kombinovány. GCM (Galois/Counter Mode) poskytuje dvě věci, které jednodušší režimy jako CBC neposkytují: paralelizované šifrování a vestavěnou autentizaci.

Část autentizace je kritická. GCM generuje kryptografickou značku pro každý zašifrovaný soubor. Tato značka funguje jako pečeť proti manipulaci. Pokud je modifikován jediný bit šifrového textu, ať již zlomyslným aktérem nebo poškozeným sektorem disku, autentizační značka nebude odpovídat a dešifrování selže. Nezísknáte poškozená data. Dostanete jasný signál, že je něco špatně. Tato vlastnost se nazývá autentizované šifrování a zabraňuje celé třídě útoků, kde protivník modifikuje šifrovaná data k manipulaci dešifrovaného výstupu.

PBKDF2: Odvozování klíčů

Vaultaire odvozuje různé klíče pro různé úlohy. Vzor a celé zařízení Keychain solné krmivo PBKDF2-HMAC-SHA512 pro 600 000 iterací k vytvoření klíče místního trezoru. Odvození deterministického vzoru vytváří samostatný klíč cloudové zálohy. Normalizovaná obnovovací fráze prochází 800 000 PBKDF2 iterací k vytvoření klíče pro obálku obnovy. Žádná z těchto derivací nezmění lidské pověření na 256 bitů entropie pouze proto, že výstup je dlouhý 256 bitů.

Jak PBKDF2 chrání váš vzor

Základní myšlenka PBKDF2 je záměrná práce. Využívá serializovaný vzor nebo normalizovanou frázi a běží stovky tisíc HMAC-SHA512 iterací. Legitimní uživatel zaplatí tuto cenu jednou během pokusu o odemknutí nebo obnovení. Útočník ji platí za každého kandidáta, ačkoliv skutečnou míru hádání určuje paralelní hardware a možnosti implementace.

Vaultaire konfiguruje PBKDF2 s 600 000 iteracemi pro klíče odvozené ze vzoru. Díky tomu je každý odhad dražší, ale odpovědný odhad útoku musí uvádět naměřený čas na kandidáta a hardwarové předpoklady. Přesně 1 ms na kandidáta trvá 1 000 000 000 sériových odhadů asi 11,6 dne, nikoli let. 256bitový výsledek nerozšíří entropii předvídatelného vzoru.

Místní odvození vzoru používá jednu kryptograficky náhodnou sůl pro zařízení, uloženou jako WhenUnlockedThisDeviceOnly Keychain položka. Sůl není tajná a je sdílena trezory na tomto zařízení. Zabraňuje tomu, aby se tabulka vytvořená pro jedno zařízení použila přímo na jiné zařízení s jinou solí, ale nenutí útočníka, aby začínal znovu pro každý trezor na stejném zařízení.

AES-256-GCM: Ochrana metadat

Šifrování obsahu souborů nestačí. Názvy souborů, data vytvoření, rozměry miniatur a struktura trezoru jsou metadata, a metadata mohou být stejně odhalující jako samotná data. Soubor s názvem “danove-priznani-2025.pdf” útočníkovi přesně prozradí, co je uvnitř, i když je obsah zašifrován. Časové razítko ukazuje, kdy jste trezor používali. Velikost miniatury prozradí, zda je něco fotografie nebo video.

Vaultaire tato metadata chrání pomocí AES-256-GCM, ne ChaCha20. Názvy souborů a MIME typy jsou zakódovány do zašifrovaných hlaviček souborů. Zašifrovaný index úložiště obsahuje záznamy o souborech, data, informace o velikosti, rozložení úložiště a zabalený hlavní klíč. Data miniatur jsou také šifrována náhodným hlavním klíčem.

Proč Authenticated Encryption for Metadata?

Metadata vyžadují integritu i důvěrnost. AES-GCM vytváří ověřovací značku pro každou zašifrovanou hodnotu, takže Vaultaire může odmítnout upravenou hlavičku, index, miniaturu nebo obálku namísto přijetí prostého textu kontrolovaného útočníkem. Návrh záměrně používá jednu konstrukci autentizovaného šifrování napříč těmito formáty úložiště, místo aby si nárokoval kryptografickou rozmanitost, kterou implementace neposkytuje.

Stejná šifra neznamená, že stejný klíč nebo nonce jsou znovu použity slepě. Klíč trezoru chrání index a obaluje náhodný hlavní klíč; hlavní klíč chrání materiál souboru. CryptoKit vytváří ověřené zapečetěné krabice s čerstvými noncemi, zatímco streamovací formát Vaultaire odvozuje pro každý objednaný blok odlišnou nonce. Příslušné záruky pocházejí z oddělení klíčů, disciplíny nonce a autentizace, nikoli z druhé šifry metadat.

Architektura nulových znalostí

Zde stojí za to položit otázku ohledně jakékoli bezpečnostní aplikace: co se stane, pokud je společnost za ní hacknutá, předvolána k soudu nebo prostě se obrátí?

U většiny aplikací je odpověď nepříjemná. Drží vaše data, vaše klíče nebo oboje. Soudní příkaz je přinutí je předat. Únik dat je odhalí. Nepoctivý zaměstnanec k nim přistoupí. Bezpečnost aplikace je jen tak silná jako provozní bezpečnost společnosti, a historie ukazuje, že společnosti jsou pravidelně prolomeny.

Vaultaire neprovozuje účet nebo službu úložiště, která přijímá váš vzor, tajnou frázi, dešifrovací klíče nebo čitelný obsah trezoru. Šifrování a dešifrování probíhá v procesu aplikace na vašem zařízení. Kdy iCloud je povoleno zálohování, aplikace odešle ověřený šifrovaný text do vašeho soukromí CloudKit databázi spíše než do služby úschovny řízené Vaultaire.

Co architektura nulových znalostí v praxi znamená

Pokud orgán činný v trestním řízení předá Vaultaire předvolání požadující prostý text trezoru, společnost nedrží vzor, frázi pro obnovení, klíč trezoru, záložní klíč nebo hlavní klíč potřebný k jeho dešifrování. Zašifrováno iCloud záznamy živé u uživatele CloudKit soukromé databáze. Na zařízení je však materiál pro obnovu uložen v šifrované podobě Keychain databáze a symetrické klíče existují v paměti aplikace CryptoKit zašifruje nebo dešifruje otevřený trezor.

Tato hranice poskytovatele je architektonickou vlastností, nikoli příslibem, že každá část klientského prostředí je mimo model důvěry. Vaultaire nedrží dešifrovací klíč na straně serveru, který může odevzdat pro rutinní obnovu trezoru. Dodaná aplikace, iOS, odemčené zařízení a kryptografická implementace mohou stále zpracovávat čitelná data a musí být podle toho důvěryhodné.

Keychain a Hranice procesu aplikace

od Applu Secure Enclave může chránit podporované soukromé klíče a podílet se na částech architektury zabezpečení platformy, ale jeho veřejná rozhraní API nepřijímají libovolné PBKDF2-derived symmetric key and perform Vaultaire’s AES-GCM operace se soubory uvnitř koprocesoru. Vaultaire proto nepopisuje svou šifru trezoru jako Secure Enclave AES.

Vaultaire používá obyčejné iOS Keychain položky generic-password pro náhodnou sůl zařízení, šifrovanou databázi obnovy a náhodný klíč chránící tuto databázi. Tyto položky používají třídu usnadnění WhenUnlockedThisDeviceOnly. Keychain a Data Protection vytvářejí smysluplnou hranici zařízení, zejména když je telefon uzamčen, ale tato architektura se liší od neexportovatelné Secure Enclave klíč.

Když nakreslíte vzor, CommonCrypto odvozuje klíč trezoru v procesu aplikace. CryptoKit a CryptoEngine Vaultaire pak v tomto procesu používají bajty symetrického klíče k ověření a dešifrování indexu, rozbalení hlavního klíče a zpracování souborů. Aplikace vymaže aktivní stav, když se uzamkne, ale dostatečně privilegovaný útočník, který sleduje odemčenou relaci, má jinou příležitost než zkoušející, který drží pouze šifrovaný text na uzamčeném zařízení.

Jailbreaknutý nebo jinak kompromitovaný operační systém může cílit na vstup vzoru, paměť aplikace, dešifrované náhledy, exporty nebo obrazovku. Vaultaire doporučuje aktuální, bez jailbreaku iPhone protože design spoléhá na iOS procesní izolace, Keychaina Ochrana dat. Netvrdí, že kompromitace root ponechává symetrické klíče otevřeného trezoru nedostupné.

Inicializační vektory na soubor

Když zašifrujete dva identické soubory stejným klíčem, naivní implementace by vytvořila identický šifrový text. To je problém. Útočník, který vidí dva identické zašifrované bloby, ví bez dešifrování čehokoli, že dva původní soubory jsou stejné. V trezoru plném fotografií může takový typ analýzy vzorů odhalit informace i přes šifrování.

Vaultaire zabraňuje deterministickému šifrovému textu tím, že pro každý z nich generuje nový kryptografický nonce AES-256-GCM operace těsnění. Záhlaví souborů a obsah souboru jsou zapečetěny samostatně a velké soubory používají ověřený formát streamování s náhodným základním nonce a odlišným nonce pro každý objednaný blok. Dvě kopie stejné fotografie proto nevytvářejí stejnou zašifrovanou reprezentaci.

Nonce jsou uloženy se šifrovým textem a nejsou tajné; jejich bezpečnostním požadavkem je jedinečnost pod daným klíčem. Vaultaire požaduje 96bitové nonce od kryptografického náhodného generátoru Apple pro jednorázové šifrování a zaznamenává základní nonce v hlavičce streamování. Riziko kolize se řídí počtem šifrování pod jedním klíčem, takže implementace generuje novou hodnotu spíše než prezentovat 96bitovou velikost jako pevnou hodnotu jedna ve 2.⁹⁶ doživotní záruka.

Správa paměti: Vymazání stavu aktivního klíče

Běžnou chybou bezpečnostního softwaru je ponechání citlivých dat v paměti déle, než je potřeba. Šifrovací klíče, odvozená hesla a dešifrovaná data mohou v RAM přetrvávat dlouho poté, co je aplikace přestala používat. Forenzní nástroje mohou vypsat paměť zařízení a hledat tyto zbytky, technika známá jako útok studeným spouštěním nebo analýza výpisu paměti.

Vaultaire omezuje, jak dlouho zůstanou k dispozici aktivní stav klíče a dešifrovaná data uživatelského rozhraní. Když se aplikace zamkne nebo se relace přeruší, její kód projde několika způsoby čištění:

• Aktivní stav trezoru je zrušen. Aplikace odstraní svou aktuální relaci klíče trezoru a před prezentací obsahu trezoru vyžaduje další odemknutí.
• Obaly klíčů vyčistí vlastní vyrovnávací paměti. Zabezpečené bajtové kontejnery Vaultaire přepisují vyrovnávací paměti, které vlastní, když jsou tyto kontejnery uvolněny.
• Stav hlavního klíče v mezipaměti je zrušen. Dešifrovaný hlavní klíč držený pro otevřený index je zahozen na příslušných cestách uzamčení a resetování mezipaměti.
• Dešifrované mezipaměti uživatelského rozhraní jsou vymazány tam, kde je ovládá Vaultaire. Vyčištění miniatur a náhledů snižuje zbytkový stav aplikace, aniž by si nárokoval kontrolu nad každou kopií vytvořenou společností Swift, iOS, nebo jiný proces.

Při příštím otevření Vaultaire v uzamčeném stavu nakreslíte vzor a aplikace znovu odvodí klíč trezoru, než bude moci ověřit index a rozbalit hlavní klíč. Toto je vyčištění relace, nikoli tvrzení, že každá kopie přechodné paměti obdržela prokazatelné víceprůchodové vymazání nebo že a Secure Enclave klíčová reference byla zničena. Havárie způsobuje iOS obnovit proces, ale po každém náhlém ukončení nelze spustit čisticí kód.