如何在java中清零密鑰？

Question

以下java代碼是否足以清除內存中的密鑰（將其所有字節值設置爲0）？

zerorize(SecretKey key) 
{ 
    byte[] rawKey = key.getEncoded(); 
    Arrays.fill(rawKey, (byte) 0); 
} 

換句話說，它的getEncoded方法返回一個副本或參考實際的鑰匙？如果返回了副本，那麼我怎樣才能清除密鑰作爲安全措施？

Answer 1

換句話說，getEncoded方法是否返回實際密鑰的副本或引用？

key.getEncoded()將返回參考到陣列。

如果當你做Array.fill取決於密鑰是否是由返回數組支持密鑰的內容被丟棄。鑑於文檔，在我看來，假設關鍵的編碼是關鍵，即的另一種表示，這關鍵是不用返回數組支持。

雖然很容易找到。請嘗試以下操作：

byte[] rawKey = key.getEncoded(); 
Arrays.fill(rawKey, (byte) 0); 

byte[] again = key.getEncoded(); 
Log.d(Arrays.equals(rawKey, again)); 

如果輸出爲false，你知道，關鍵仍存儲在SecretKey。

Answer 2

除了原始值，一切都在其他的Java總是通過引用傳遞，包括數組，所以是的，你是正確清除字節數組。

然而，SecretKey的類可能仍然持有生成的字節數組，還有包括給定的字節數組的最終另一個副本所需的數據，所以你應該研究如何清除這些數據也是如此。

Answer 3

我敢肯定，清理rawKey不會影響key數據。

我不認爲有一種方法可以清除SecretKey中的數據。具體的實施類可能規定，但我不知道有任何這樣做。在Android中，數據丟失的風險非常低。每個應用程序都在其自己的進程中運行，並且其內存從外部不可見。

我想有一個攻擊場景，其中一個根priviledged過程可能需要的內存快照，並送他們過一些超級計算機的地方進行分析，希望能發現別人的祕密密鑰。但我從來沒有聽說過這樣的攻擊，它讓我覺得沒有其他方式獲得系統的權利。您是否有理由擔心這種特定的假設漏洞？

Answer 4

在嘗試清除密鑰之前，應首先檢查接口SecretKey的實現是否也實現javax.security.auth.Destroyable接口。如果是這樣，那當然更喜歡。

Answer 5

以一個略有不同的策略，一旦你已經確定的內存覆蓋正確的區域，你可能想要做一次以上：

zerorize(SecretKey key) 
{ 
    byte[] rawKey = key.getEncoded(); 
    Arrays.fill(rawKey, (byte) 0xFF); 
    Arrays.fill(rawKey, (byte) 0xAA); 
    Arrays.fill(rawKey, (byte) 0x55); 
    Arrays.fill(rawKey, (byte) 0x00); 
} 

Answer 6

取決於技術的垃圾收集器供電，任何單一對象可以隨時移動（即複製）在物理內存中，所以你不能確定你真的會通過置零數組來銷燬該鍵 - 假設你可以訪問持有該鍵的「數組」，而不是其副本。簡而言之：如果您的安全模型和上下文要求調零鍵，那麼您根本不應該使用Java（或者幾乎不使用Java，除C和程序集之外的任何其他語言）。

Answer 7

getEncoded()似乎大多返回鍵的克隆（從例如javax.security.auth.kerberos的甲骨文1.6源）：

public final byte[] getEncoded() { 
    if (destroyed) 
    throw new IllegalStateException("This key is no longer valid"); 
    return (byte[])keyBytes.clone(); 
} 

因此擦拭返回數據不從內存中刪除密鑰的所有副本。

擦拭從SecretKey密鑰的唯一方法是，如果它實現了接口，將它轉換爲javax.security.auth.Destroyable並調用destroy()方法：

public void destroy() throws DestroyFailedException { 
    if (!destroyed) { 
    destroyed = true; 
    Arrays.fill(keyBytes, (byte) 0); 
    } 
} 

奇怪的是，這一切似乎主要執行不執行javax.security.auth.Destroyable 。 com.sun.crypto.provider.DESedeKey沒有也沒有javax.crypto.spec.SecretKeySpec用於AES。這兩個關鍵實現也都克隆了getEncoded方法中的密鑰。因此，對於這些非常常見的算法3DES和AES，我們似乎沒有辦法擦除祕密密鑰的內存？

Answer 8

GetEncoded返回密鑰的副本（因此清除對祕密密鑰數據沒有影響），並且默認情況下銷燬拋出DestroyFailedException，這比無用的更糟糕。它也只在1.8+以上，所以Android運氣不好。這裏有一個使用自省的黑客（1）調用destroy（如果可用）並且不拋出異常，否則（2）清零關鍵數據並將引用設置爲null。

package kiss.cipher; 

import java.lang.reflect.Field; 
import java.lang.reflect.InvocationTargetException; 
import java.lang.reflect.Method; 
import java.util.Arrays; 

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec; 

/** 
* Created by wmacevoy on 10/12/16. 
*/ 
public class CloseableKey implements AutoCloseable { 

    // forward portable to JDK 1.8 to destroy keys 
    // but usable in older JDK's 
    static final Method DESTROY; 
    static final Field KEY; 

    static { 
     Method _destroy = null; 

     Field _key = null; 
     try { 
      Method destroy = SecretKeySpec.class.getMethod("destroy"); 
      SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(new byte[16], "AES"); 
      destroy.invoke(key); 
      _destroy = destroy; 
     } catch (NoSuchMethodException | SecurityException | IllegalAccessException | IllegalArgumentException | InvocationTargetException ex) { 
     } 

     try { 
      _key = SecretKeySpec.class.getDeclaredField("key"); 
      _key.setAccessible(true); 
     } catch (NoSuchFieldException | SecurityException ex) { 
     } 

     DESTROY = _destroy; 
     KEY = _key; 
    } 

    static void close(SecretKeySpec secretKeySpec) { 
     if (secretKeySpec != null) { 
      if (DESTROY != null) { 
       try { 
        DESTROY.invoke(secretKeySpec); 
       } catch (IllegalAccessException | IllegalArgumentException | InvocationTargetException ex) { 
        throw new IllegalStateException("inconceivable: " + ex); 
       } 
      } else if (KEY != null) { 
       try { 
        byte[] key = (byte[]) KEY.get(secretKeySpec); 
        Arrays.fill(key, (byte) 0); 
        KEY.set(secretKeySpec, null); 
       } catch (IllegalAccessException | IllegalArgumentException ex) { 
        throw new IllegalStateException("inconceivable: " + ex); 
       } 
      } 
     } 
    } 

    public final SecretKeySpec secretKeySpec; 

    CloseableKey(SecretKeySpec _secretKeySpec) { 

     secretKeySpec = _secretKeySpec; 
    } 

    @Override 
    public void close() { 
     close(secretKeySpec); 
    } 
} 

使用的方法就是像

try (CloseableKey key = 
     new CloseableKey(new SecretKeySpec(data, 0, 16, "AES"))) { 
    aesecb.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key.secretKeySpec); 
} 

我用Closeable接口，因爲銷燬的只是一個1.8+功能。這個版本工作在1.7+以上，效率很高（它試圖破壞一個密鑰以決定再次使用它）。