Εύλογη άρνηση σε εφαρμογές: Τι είναι και γιατί έχει σημασία

Η εύλογη άρνηση σημαίνει ότι η ύπαρξη κρυφών δεδομένων δεν μπορεί να αποδειχθεί.

Η εύλογη άρνηση στην κρυπτογράφηση είναι μια ιδιότητα της αποθήκευσης που επιτρέπει στον χρήστη να αποκαλύψει ένα σύνολο δεδομένων χωρίς να αφήσει δομικό ίχνος που αποδεικνύει την ύπαρξη άλλου συνόλου. Ο ισχυρισμός πρέπει να ονομάζει το μοντέλο απειλής του: μια στατική εικόνα μιας σωστά σχεδιασμένης κρυπτογραφημένης αποθήκης διαφέρει από μια παραβιασμένη συσκευή σε λειτουργία, από μεταδεδομένα υπηρεσιών cloud ή από αντίγραφα που φυλάσσονται αλλού. Αυτό είναι κάτι παραπάνω από μια λειτουργία απόκρυψης. Εξαρτάται από την κρυπτογράφηση, τη διάταξη, το συμπλήρωμα μεγέθους και τον λειτουργικό σχεδιασμό μαζί.

Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς λειτουργεί η εύλογη άρνηση σε εφαρμογές, ποια η διαφορά μεταξύ πραγματικής κρυπτογραφικής άρνησης και επιφανειακών λειτουργιών decoy, τα πραγματικά σενάρια όπου έχει σημασία και πώς να αξιολογείτε ισχυρισμούς για άρνηση.

Τι σημαίνει εύλογη άρνηση στην κρυπτογραφία

Στην καθημερινή γλώσσα, εύλογη άρνηση σημαίνει ότι μπορείτε να αρνηθείτε κάτι πειστικά. Στην κρυπτογραφία αποθήκευσης, ο χρήσιμος στόχος είναι στενότερος: όποιος εξετάζει την κρυπτογραφημένη αποθήκευση δεν πρέπει να μπορεί να ξεχωρίσει το κρυφό περιεχόμενο από τον αχρησιμοποίητο χώρο συμπληρώματος, μέσα στο δηλωμένο μοντέλο απειλής. Καμία εφαρμογή δεν μπορεί να επεκτείνει αυτή την υπόσχεση σε ένα ήδη ανοιχτό θησαυροφυλάκιο, σε καταγεγραμμένη εισαγωγή, σε εξωτερικά αντίγραφα ή σε κάθε μορφή παραβίασης της συσκευής.

Η έννοια προέκυψε στον τομέα κρυπτογράφησης δίσκων. Το TrueCrypt (και ο διάδοχός του VeraCrypt) εισήγαγε τον κρυφό τόμο: έναν κρυπτογραφημένο τόμο μέσα σε έναν άλλο κρυπτογραφημένο τόμο. Ένας κωδικός πρόσβασης αποκαλύπτει τον εξωτερικό τόμο με αθώο περιεχόμενο. Ένας άλλος κωδικός αποκαλύπτει τον εσωτερικό κρυφό τόμο με ευαίσθητα αρχεία. Εμπειρογνώμονας εγκληματολογίας δεν μπορεί να γνωρίζει αν ο κρυφός τόμος υπάρχει, επειδή ο αχρησιμοποίητος χώρος στον εξωτερικό τόμο γεμίζεται με τυχαία δεδομένα αδιάκριτα από κρυπτογραφημένα δεδομένα.

Για εφαρμογές η εύλογη άρνηση σημαίνει ότι διαφορετικά διαπιστευτήρια (κωδικοί, PIN, μοτίβα) ανοίγουν διαφορετικά σύνολα δεδομένων και δεν υπάρχουν μεταδεδομένα, μητρώο, ενδεικτική σημαία ρύθμισης παραμέτρων ή δομικό αρτεφάκτ που να αποκαλύπτει την ύπαρξη επιπλέον συνόλων δεδομένων.

Πραγματική άρνηση έναντι επιφανειακής λειτουργίας decoy

Αυτή είναι η ουσιαστική διαφορά που οι περισσότερες εφαρμογές δεν αντιμετωπίζουν σωστά.

Επιφανειακή λειτουργία decoy (όχι πραγματική άρνηση)

Πολλές εφαρμογές θησαυροφυλακίων προσφέρουν λειτουργία «decoy» ή «ψεύτικο PIN». Ορίζετε ένα δευτερεύον PIN που ανοίγει χωριστό χώρο με διαφορετικές φωτογραφίες. Το πρόβλημα: αυτές οι εφαρμογές αποθηκεύουν συνήθως μια boolean σημαία, μια εγγραφή βάσης δεδομένων ή ένα αρχείο ρυθμίσεων που λέει ότι η λειτουργία decoy υπάρχει και έχει ρυθμιστεί.

Εμπειρογνώμονας εγκληματολογίας που γνωρίζει την εφαρμογή θα βρει αυτή τη σημαία. Η εύρεση ρυθμισμένης λειτουργίας decoy αποδεικνύει ότι υπάρχουν κρυφά δεδομένα. Η άρνηση είναι επιφανειακή – λειτουργεί έναντι περιστασιακού παρατηρητή, αλλά αποτυγχάνει σε εγκληματολογική ανάλυση.

Σημάδια επιφανειακής άρνησης:

• Η εφαρμογή έχει εναλλάκτη «λειτουργία decoy» στις ρυθμίσεις
• Αρχείο ρύθμισης παραμέτρων αποθηκεύει αν η λειτουργία decoy είναι ενεργοποιημένη
• Πίνακας βάσης δεδομένων περιέχει λίστα ID θησαυροφυλακίων με δείκτες τύπου (κύρια/decoy)
• Η δομή αποθήκευσης εφαρμογής αλλάζει όταν η λειτουργία decoy είναι ενεργοποιημένη
• Απεγκατάσταση και επανεγκατάσταση εφαρμογής αποκαλύπτει διαφορετική συμπεριφορά αν η λειτουργία decoy ήταν ρυθμισμένη

Πραγματική κρυπτογραφική άρνηση

Η πραγματική άρνηση είναι αρχιτεκτονική ιδιότητα, όχι εναλλάκτης λειτουργίας. Ο κρυπτογραφημένος χώρος αποθήκευσης πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε:

1. Τα εναλλακτικά διαπιστευτήρια αποκαλύπτουν μόνο το δικό τους σύνολο δεδομένων. Το σύστημα δεν κρατά ξεχωριστή σημαία δολώματος που να χαρακτηρίζει ένα διαπιστευτήριο ως κάλυψη. Τα άκυρα διαπιστευτήρια μπορεί να αποτυγχάνουν, αλλά η αποτυχία δεν πρέπει να αποκαλύπτει αν υπάρχει σύνολο δεδομένων που δεν έχει αποκαλυφθεί.

2. Να μην υπάρχει μητρώο θησαυροφυλακίων. Η εφαρμογή δεν μπορεί να υπολογίσει πόσα θησαυροφυλάκια υπάρχουν. Εμπειρογνώμονας εγκληματολογίας που εξετάζει τον χώρο αποθήκευσης βρίσκει αδιαίρετο pool κρυπτογραφημένων δεδομένων.

3. Καμία ενδεικτική σημαία ρύθμισης να μην αποκαλύπτει κρυφά θησαυροφυλάκια. Δεν υπάρχει boolean, εγγραφή βάσης δεδομένων ή αρχείο προτιμήσεων που να δείχνει αν υπάρχουν περισσότερα θησαυροφυλάκια.

4. Ο χώρος αποθήκευσης να γεμίζεται με δεδομένα πλήρωσης. Η συνολική χρησιμοποιούμενη χωρητικότητα αποθήκευσης δεν αλλάζει ανάλογα με τον αριθμό θησαυροφυλακίων ή αρχείων.

5. Τα κρυπτογραφημένα δεδομένα να είναι αδιάκριτα από τυχαίο θόρυβο. Δεν υπάρχουν όρια αρχείων, κεφαλίδες ή δομικοί δείκτες που να αποκαλύπτουν πού τελειώνουν τα δεδομένα ενός θησαυροφυλακίου και αρχίζουν τα δεδομένα άλλης.

Πραγματικά σενάρια όπου έχει σημασία

Η εύλογη άρνηση δεν είναι θεωρητική υπόθεση. Αντιμετωπίζει τεκμηριωμένες, επαναλαμβανόμενες πραγματικές καταστάσεις.

Συνοριακές διελεύσεις

Σε έναν συνοριακό έλεγχο, ένας εξεταστής μπορεί να επιθεωρήσει μια συσκευή και να ζητήσει διαπιστευτήρια. Αν ένας σχεδιασμός προσφέρει πραγματικά άρνηση σε επίπεδο αποθήκευσης, ένα διαπιστευτήριο μπορεί να αποκαλύψει ένα αθώο σύνολο δεδομένων, ενώ μια στατική εικόνα δεν έχει δομικό δείκτη που ξεχωρίζει το κρυφό περιεχόμενο από το συμπλήρωμα. Η τρέχουσα διάταξη αποθήκευσης του Vaultaire επιτρέπει σε εξεταστή με πρόσβαση στο κοντέινερ της εφαρμογής να εκτιμήσει τον αριθμό των θησαυροφυλακίων, οπότε δεν προσφέρει αυτή την εγγύηση.

Ενδοοικογενειακή βία και σχέσεις εξαναγκασμού

Κάποιος σε βίαιη σχέση μπορεί να χρειαστεί να αποθηκεύει στοιχεία (φωτογραφίες τραυμάτων, απειλητικά μηνύματα, νομικά έγγραφα) σε συσκευή που ο δράστης παρακολουθεί. Αν ο δράστης απαιτήσει πρόσβαση στο θησαυροφυλάκιο, ο χρήστης μπορεί να ανοίξει θησαυροφυλάκιο με αθώο περιεχόμενο. Χωρίς πραγματική άρνηση, η σημαία «λειτουργίας decoy» στη ρύθμιση εφαρμογής θα αποκάλυπτε την ύπαρξη κρυφού περιεχομένου.

Κλοπή συσκευής

Ένας κλέφτης με τεχνικές γνώσεις μπορεί να προσπαθήσει να εξαγάγει δεδομένα από ένα κλεμμένο τηλέφωνο. Μια αποθήκη με άρνηση και σωστό συμπλήρωμα μεγέθους επιδιώκει να κρύψει πόσα σύνολα δεδομένων υπάρχουν στον χώρο, αν και η συνολική κατανομή, η κατάσταση της συσκευής, τα αντίγραφα ασφαλείας και τα ίχνη λειτουργίας ανήκουν ακόμη στο μοντέλο απειλής. Το Vaultaire σήμερα κρυπτογραφεί το περιεχόμενο, αλλά ο αριθμός των αρενών αποθήκευσης θέτει ακόμη ένα όριο στο πόσα θησαυροφυλάκια περιέχουν αρχεία.

Νομική και δημοσιογραφική προστασία

Δημοσιογράφοι που προστατεύουν πηγές, δικηγόροι που προστατεύουν αρχεία πελατών και ακτιβιστές σε αυταρχικά καθεστώτα αντιμετωπίζουν καταστάσεις όπου το περιεχόμενο συσκευής μπορεί να εξαναγκαστεί. Η πραγματική άρνηση παρέχει αξιόπιστη άμυνα έναντι κατάσχεσης δεδομένων.

Τι εφαρμόζει σήμερα το Vaultaire

Το Vaultaire εφαρμόζει πρόσβαση με ξεχωριστά μοτίβα και μια κανονική διεπαφή χωρίς ορατή λίστα θησαυροφυλακίων. Αυτές οι ιδιότητες περιορίζουν όσα φαίνονται στη συνηθισμένη χρήση της εφαρμογής, αλλά δεν αποτελούν πραγματική κρυπτογραφική εύλογη άρνηση απέναντι σε κάποιον που έχει πρόσβαση στο κοντέινερ της εφαρμογής:

Τα ρυθμισμένα μοτίβα ανοίγουν ξεχωριστά κρυπτογραφημένα θησαυροφυλάκια. Το PBKDF2 παράγει ένα κλειδί θησαυροφυλακίου από το μοτίβο και ένα αλάτι της συσκευής. Ένα ρυθμισμένο κλειδί επαληθεύει την αυθεντικότητα του κρυπτογραφημένου ευρετηρίου του και ξετυλίγει ένα τυχαίο κύριο κλειδί. Ένα μη ρυθμισμένο μοτίβο εμφανίζει κενή κατάσταση και όχι μήνυμα "λάθος μοτίβο".

Η τοπική μορφή επιτρέπει ακόμη μια εκτίμηση του αριθμού των θησαυροφυλακίων. Το Vaultaire αποθηκεύει ένα αρχείο ρίζας vault_index_<fingerprint>.bin για κάθε θησαυροφυλάκιο, σε δεξαμενή 64 ή περισσότερων αρχείων μαζί με αρχεία κάλυψης. Οι σελίδες και οι αρένες αποθήκευσης όλων των θησαυροφυλακίων μοιράζονται έναν κοινό φάκελο με τυχαία ονόματα. Τα ονόματα δεν αποκαλύπτουν το μοτίβο, το όνομα του θησαυροφυλακίου ή σε ποιο θησαυροφυλάκιο ανήκει ένα αρχείο, αλλά κάποιος με πρόσβαση στο κοντέινερ εφαρμογής μπορεί ακόμη να εκτιμήσει πόσα θησαυροφυλάκια περιέχουν αρχεία, επειδή ο αριθμός των αρενών αποθήκευσης θέτει ένα όριο. Ο έλεγχος αυθεντικότητας του AES-GCM και το ντετερμινιστικό όνομα αρχείου δίνουν επίσης τρόπο να δοκιμάζονται εκτός σύνδεσης υποψήφια κλειδιά θησαυροφυλακίου.

Η τοπική αποθήκευση δεν έχει σταθερό μέγεθος. Το περιεχόμενο και τα μεταδεδομένα των αρχείων κρυπτογραφούνται, και τα τμήματα των αντιγράφων ασφαλείας στο cloud χρησιμοποιούν συμπλήρωμα μεγέθους και εγγραφές κάλυψης. Τα αρχεία ρίζας βρίσκονται σε δεξαμενή με αρχεία κάλυψης, και οι αρένες κάλυψης κρατούν τον αριθμό των αρενών μέσα σε ένα εύρος, αλλά ο αριθμός των αρενών, ο αριθμός των σελίδων καταλόγου, οι χρόνοι των αρχείων και ο συνολικός χώρος αποθήκευσης εξακολουθούν να αποκαλύπτουν τη δομή.

Υπάρχει κατάσταση ανάκτησης και καταναγκασμού. Το Vaultaire φυλάσσει τις πληροφορίες ανάκτησης σε βάση δεδομένων στο Keychain κρυπτογραφημένη με AES-GCM. Η Λειτουργία καταναγκασμού διαγράφει τα ευρετήρια, τις σελίδες και τις αρένες αποθήκευσης των άλλων θησαυροφυλακίων σε αυτή τη συσκευή (απλή διαγραφή αρχείων, χωρίς αντικατάσταση), σβήνει τα δεδομένα ανάκτησης και απομονώνει τη συσκευή από τον συγχρονισμό. Δεν διαγράφει αντίγραφα ασφαλείας στο cloud ή αντίγραφα σε άλλες συσκευές, και ο χρόνος ολοκλήρωσης εξαρτάται από την τοπική εργασία που εκτελείται.

Επομένως, το Vaultaire προσφέρει διαχωρισμό στη διεπαφή και κρυπτογραφημένη αποθήκευση, όχι απόδειξη θεμελιωμένη στη θεωρία πληροφορίας ότι δεν υπάρχει επιπλέον θησαυροφυλάκιο. Η μορφή αποθήκευσης της έκδοσης 1.0.17 κρύβει σε ποιο θησαυροφυλάκιο ανήκει κάθε αρχείο, αλλά ο αριθμός των αρενών της δίνει ακόμη σε ένα στιγμιότυπο του κοντέινερ εκτός σύνδεσης ένα όριο για τον αριθμό των θησαυροφυλακίων.

Πώς να αξιολογείτε ισχυρισμούς για άρνηση

Αν μια εφαρμογή ισχυρίζεται ότι έχει εύλογη άρνηση, ρωτήστε:

1. Έχει η εφαρμογή εναλλάκτη «λειτουργίας decoy»; Αν ναι, πρόκειται για επιφανειακό χαρακτηριστικό. Εμπειρογνώμονας εγκληματολογίας θα βρει τον εναλλάκτη.
2. Έχει η εφαρμογή λίστα θησαυροφυλακίων ή βάση δεδομένων; Αν ναι, η ύπαρξη θησαυροφυλακίων μπορεί να αποδειχθεί.
3. Μπορούν οι δοκιμές να επαληθευτούν εκτός σύνδεσης; Το επαληθευμένο κρυπτογραφημένο κείμενο μπορεί να επιβεβαιώσει ένα υποψήφιο κλειδί χωρίς ξεχωριστό hash κωδικού. Ρωτήστε τι περιορίζει το κόστος κάθε δοκιμής και αν η διάταξη αποθήκευσης προσφέρει φθηνότερο αποτύπωμα κλειδιού.
4. Αλλάζει η κατανάλωση αποθήκευσης με τον αριθμό θησαυροφυλακίων; Αν ναι, ανάλυση δίσκου μπορεί να εκτιμήσει τον αριθμό θησαυροφυλακίων.
5. Μπορεί η εφαρμογή να απαριθμήσει θησαυροφυλάκια; Αν η εφαρμογή μπορεί να εμφανίσει λίστα θησαυροφυλακίων σας, αυτή η λίστα υπάρχει στη συσκευή και είναι ανακαλύψιμη.

Συχνές ερωτήσεις

Είναι νόμιμη η εύλογη άρνηση;

Η χρήση κρυπτογράφησης με εύλογη άρνηση είναι νόμιμη στις περισσότερες δημοκρατικές χώρες. Δεν υπάρχει νόμος που να απαγορεύει την αποθήκευση κρυπτογραφημένων δεδομένων σε συσκευή, η ύπαρξη των οποίων δεν μπορεί να αποδειχθεί. Σε ορισμένες δικαιοδοσίες (στο Ηνωμένο Βασίλειο βάσει του RIPA, στην Αυστραλία βάσει του Assistance and Access Act) οι αρχές μπορούν να επιβάλουν την αποκάλυψη κρυπτογραφικών κλειδιών. Το νομικό ερώτημα είναι αν μπορεί να επιβληθεί η αποκάλυψη κλειδιού για δεδομένα των οποίων η ύπαρξη δεν αποδεικνύεται. Ο τομέας αυτός του δικαίου εξελίσσεται ακόμη.

Μπορούν τα εργαλεία εγκληματολογίας να ανιχνεύσουν την εύλογη άρνηση;

Ένας εξεταστής που αποκτά το κοντέινερ της εφαρμογής Vaultaire μπορεί να εντοπίσει κρυπτογραφημένη αποθήκευση. Τα αρχεία ρίζας vault_index_*.bin βρίσκονται σε δεξαμενή 64 ή περισσότερων αρχείων μαζί με αρχεία κάλυψης, και οι σελίδες και οι αρένες αποθήκευσης όλων των θησαυροφυλακίων μοιράζονται έναν κοινό φάκελο με τυχαία ονόματα. Τα ονόματα των αρχείων δεν δείχνουν σε ποιο θησαυροφυλάκιο ανήκει ένα αρχείο, αλλά ο αριθμός των αρενών αποθήκευσης θέτει ένα όριο στο πόσα θησαυροφυλάκια περιέχουν αρχεία, οπότε ένας εξεταστής μπορεί ακόμη να εκτιμήσει πόσα θησαυροφυλάκια έχετε. Τα αρχεία δεν αποκαλύπτουν ονόματα θησαυροφυλακίων ή περιεχόμενο απλού κειμένου. Επομένως, ο τρέχων σχεδιασμός κρύβει τα θησαυροφυλάκια από την κανονική πλοήγηση, όχι από κάθε εγκληματολογική εξέταση της αποθήκευσης.

Λειτουργεί η εύλογη άρνηση απέναντι σε αποφασισμένο κρατικό φορέα;

Το AES-256-GCM παρέχει ισχυρό όριο κρυπτογράφησης περιεχομένου όταν τα κλειδιά, τα nonce και η υλοποίηση είναι σωστά. Αυτό δεν κάνει τη σημερινή διάταξη αποθήκευσης του Vaultaire αρνήσιμη απέναντι σε εξεταστή κρατικού φορέα: ένας εξεταστής μπορεί ακόμη να εκτιμήσει τον αριθμό των τοπικών θησαυροφυλακίων, και μια επίθεση σε ζωντανή συσκευή μπορεί να στοχεύσει μοτίβα, κλειδιά, προεπισκοπήσεις ή εξαγωγές όσο ένα θησαυροφυλάκιο είναι ανοιχτό. Η σημερινή λειτουργία χωρίζει στη διεπαφή τι ανοίγει κάθε μοτίβο· δεν υπόσχεται ότι ένας αποφασισμένος εξεταστής δεν μπορεί να αποδείξει ότι υπάρχουν επιπλέον τοπικά ευρετήρια.

Ποια η διαφορά μεταξύ εύλογης άρνησης και κρυφών θησαυροφυλακίων;

Τα κρυφά θησαυροφυλάκια δεν εμφανίζονται στη διεπαφή της εφαρμογής. Η κρυπτογραφική εύλογη άρνηση είναι αυστηρότερη: η παρατηρήσιμη αποθήκευση δεν πρέπει να αποδεικνύει ότι υπάρχει επιπλέον προστατευμένο περιεχόμενο. Το Vaultaire δεν εμφανίζει κοινή λίστα θησαυροφυλακίων, και κάθε έγκυρο μοτίβο οδηγεί στο δικό του θησαυροφυλάκιο. Ωστόσο, η τρέχουσα μορφή αποθήκευσης επιτρέπει ακόμη σε όποιον εξετάζει το σύστημα αρχείων να εκτιμήσει τον αριθμό των θησαυροφυλακίων, οπότε προσφέρει διαχωρισμό στη διεπαφή και όχι απόκρυψη αυτού του αριθμού.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω την εύλογη άρνηση με αντίγραφα ασφαλείας στο cloud;

Το Vaultaire γράφει κρυπτογραφημένα manifest αντιγράφων ασφαλείας και κρυπτογραφημένα τμήματα αρχείων με συμπλήρωμα στην ιδιωτική βάση δεδομένων CloudKit του χρήστη. Τα τυχαία ονόματα των εγγραφών δεδομένων, το συμπλήρωμα των τμημάτων στα 10 MB και οι εγγραφές δόλωμα περιορίζουν την άμεση αποκάλυψη περιεχομένου. Ο αριθμός εγγραφών, ο συνολικός όγκος, ο χρονισμός και το μοτίβο ενημερώσεων παραμένουν ορατά μεταδεδομένα της υπηρεσίας, οπότε το αντίγραφο στο cloud δεν δημιουργεί αποθήκη σταθερού μεγέθους με θεωρητικά πλήρη άρνηση.

Συμπέρασμα

Κρυφά θησαυροφυλάκια είναι όσα δεν φαίνονται στην κανονική διεπαφή της εφαρμογής. Η ισχυρή κρυπτογραφική άρνηση είναι μια ξεχωριστή ιδιότητα: τα κρυφά δεδομένα δεν ξεχωρίζουν από αχρησιμοποίητο χώρο με συμπλήρωμα. Το Vaultaire σήμερα προσφέρει την πρώτη ιδιότητα. Η τρέχουσα μορφή αποθήκευσής του επιτρέπει ακόμη σε εξεταστή με πρόσβαση στο κοντέινερ της εφαρμογής να εκτιμήσει τον αριθμό των θησαυροφυλακίων, οπότε δεν προσφέρει τη δεύτερη.

Το Vaultaire χρησιμοποιεί ρυθμισμένα μοτίβα για να χωρίζει κρυπτογραφημένα θησαυροφυλάκια και κρατά τα ονόματα και το περιεχόμενο των θησαυροφυλακίων έξω από την κλειδωμένη διεπαφή. Η τρέχουσα διάταξη αποθήκευσης εξακολουθεί να επιτρέπει σε όποιον εξετάζει το κοντέινερ της εφαρμογής να εκτιμήσει τον αριθμό των θησαυροφυλακίων. Θεωρήστε το απόκρυψη σε επίπεδο διεπαφής με υποστήριξη επαληθευμένης κρυπτογράφησης, όχι απόδειξη ότι δεν υπάρχει επιπλέον θησαυροφυλάκιο.