加密SQLite

Question

我将编写自己的加密,但想讨论一些内部.应该在几个移动平台上使用 - iOS,Android,WP7,桌面服务或多或少作为测试平台.

让我们首先介绍现有解决方案的简要特征:

• SQLite标准(商业)SEE扩展 - 我不知道它如何在内部工作以及它如何与提到的移动平台合作.

• System.data.sqlite(仅限Windows):完整DB,ECB模式的RC4加密.它们也会对DB头进行加密,偶尔会有(0.01%几率)导致数据库损坏.*)其他优势:它们使用SQLite合并分发.

• SqlCipher(openssl,即几个平台):可选加密方案.他们加密整个数据库.CBC模式(我认为),随机IV矢量.因此,他们必须修改页面参数(大小+保留空间以存储IV).他们意识到与未加密读取数据库标头有关的问题,并尝试引入变通方法,但解决方案并不令人满意.另外一个缺点:他们使用SQLite3源代码树.(另一方面 - 其他功能 - 启用其他功能,即使用特殊编译指示对加密参数进行微调.)

根据我自己的分析,我认为以下可能是一个不会遇到上述问题的好解决方案:

• 加密除DB头之外的整个DB.
• ECB模式:听起来有风险,但在简要查看数据库格式后,我无法想象如何将其用于攻击.
• AES128？
• 在SQLite合并之上实现(类似于system.data.sqlite)

我想讨论这种加密方案的可能问题.

*)由于SQLite读取DB头而无需解密.由于RC4(流密码),这个问题将在第一次使用时出现.AES会更加危险,因为每个"实时"数据库迟早都会面临这个问题.

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EDITED - 基于VFS加密的案例

上述方法使用sqlite.org认可的基于编解码器的方法.它是一组3个回调,最重要的是这个:

void *(*xCodec)(void *iCtx, void *data, Pgno pgno, int mode)

此回调在SQLite自行决定时用于加密/解密从磁盘读取/写入的数据.数据逐页交换.(页面是512 By的倍数.)

替代选项是使用VFS.VFS是一组用于低级OS服务的回调.其中有几个与文件相关的服务,例如xOpen/xSeek/xRead/xWrite/xClose.特别是,这里是用于数据交换的方法

int (*xRead)(sqlite3_file*, void*, int iAmt, sqlite3_int64 iOfst);
int (*xWrite)(sqlite3_file*, const void*, int iAmt, sqlite3_int64 iOfst);

这些调用中的数据大小范围从4 By(常见情况)到DB页面大小.如果你想使用块密码(还有什么用？),那么你需要组织底层块缓存.我无法想象一个与SQLite内置事务一样安全且高效的实现.

第二个问题:VFS实现依赖于平台.Android/iOS/WP7 /桌面都使用不同的来源,即基于VFS的加密必须逐个平台地实施.

下一个问题是一个更微妙的问题:平台可能使用VFS调用来实现文件锁定.这些用途不得加密.此外,不得缓冲共享锁.换句话说,VFS级别的加密可能会危及锁定功能.

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EDITED - 基于VFS加密的明文攻击

我后来意识到这一点:DB头以固定字符串"SQLite format 3"开头,并且头部包含许多其他固定字节值.这为已知的明文攻击(KPA)打开了大门.

这主要是基于VFS的加密问题,因为它没有DB头被加密的信息.

System.data.sqlite也有这个问题,因为它加密(RC4)也是DB头.

SqlCipher用盐覆盖hdr字符串,用于将密码转换为密钥.此外,它默认使用AES,因此KPA攻击没有危险.

Answer 1

您不需要破解 db 格式或 sqlite 源代码。SQLite 公开了虚拟文件系统 (vfs) API，该 API 可用于将文件系统（或其他 vfs）与加密层包装在一起，该加密层可动态加密/解密页面。当我这样做时，结果证明这是一项非常简单的任务，只有一百行左右的代码。这样整个数据库都将被加密，包括日志文件，并且对任何客户端代码都是完全透明的。典型的页面大小为 1024，几乎可以使用任何已知的分组密码。根据我从他们的文档中得出的结论，这正是 SQLCipher 所做的。

关于你看到的“问题”：

• 您不需要重新实现文件系统支持，您可以环绕默认 VFS。所以没有锁或平台依赖性的问题。
• SQLite 的默认操作系统后端也是 VFS，除了您添加之外，使用 VFS 没有任何开销。
• 您不需要块缓存。当然，当它只要求 4 个字节时，您将不得不读取整个块，但不要缓存它，它将永远不会被再次读取。SQLite 有自己的缓存来防止（Pager 模块）。