如何在java中清零密钥？

Question

以下java代码是否足以清除内存中的密钥（将其所有字节值设置为0）？

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

换句话说，它的getEncoded方法返回一个副本或参考实际的钥匙？如果返回了副本，那么我怎样才能清除密钥作为安全措施？

Answer 1

换句话说，getEncoded方法是否返回实际密钥的副本或引用？

key.getEncoded()将返回参考到阵列。

如果当你做Array.fill取决于密钥是否是由返回数组支持密钥的内容被丢弃。鉴于文档，在我看来，假设关键的编码是关键，即的另一种表示，这关键是不用返回数组支持。

虽然很容易找到。请尝试以下操作：

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

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

如果输出为false，你知道，关键仍存储在SecretKey。

Answer 2

除了原始值，一切都在其他的Java总是通过引用传递，包括数组，所以是的，你是正确清除字节数组。

然而，SecretKey的类可能仍然持有生成的字节数组，还有包括给定的字节数组的最终另一个副本所需的数据，所以你应该研究如何清除这些数据也是如此。

Answer 3

我敢肯定，清理rawKey不会影响key数据。

我不认为有一种方法可以清除SecretKey中的数据。具体的实施类可能规定，但我不知道有任何这样做。在Android中，数据丢失的风险非常低。每个应用程序都在其自己的进程中运行，并且其内存从外部不可见。

我想有一个攻击场景，其中一个根priviledged过程可能需要的内存快照，并送他们过一些超级计算机的地方进行分析，希望能发现别人的秘密密钥。但我从来没有听说过这样的攻击，它让我觉得没有其他方式获得系统的权利。您是否有理由担心这种特定的假设漏洞？

Answer 4

在尝试清除密钥之前，应首先检查接口SecretKey的实现是否也实现javax.security.auth.Destroyable接口。如果是这样，那当然更喜欢。

Answer 5

以一个略有不同的策略，一旦你已经确定的内存覆盖正确的区域，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

取决于技术的垃圾收集器供电，任何单一对象可以随时移动（即复制）在物理内存中，所以你不能确定你真的会通过置零数组来销毁该键 - 假设你可以访问持有该键的“数组”，而不是其副本。简而言之：如果您的安全模型和上下文要求调零键，那么您根本不应该使用Java（或者几乎不使用Java，除C和程序集之外的任何其他语言）。

Answer 7

getEncoded()似乎大多返回键的克隆（从例如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    throw new IllegalStateException("This key is no longer valid"); 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(); 
} 

因此擦拭返回数据不从内存中删除密钥的所有副本。

擦拭从SecretKey密钥的唯一方法是，如果它实现了接口，将它转换为javax.security.auth.Destroyable并调用destroy()方法：

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

奇怪的是，这一切似乎主要执行不执行javax.security.auth.Destroyable 。 com.sun.crypto.provider.DESedeKey没有也没有javax.crypto.spec.SecretKeySpec用于AES。这两个关键实现也都克隆了getEncoded方法中的密钥。因此，对于这些非常常见的算法3DES和AES，我们似乎没有办法擦除秘密密钥的内存？

Answer 8

GetEncoded返回密钥的副本（因此清除对秘密密钥数据没有影响），并且默认情况下销毁抛出DestroyFailedException，这比无用的更糟糕。它也只在1.8+以上，所以Android运气不好。这里有一个使用自省的黑客（1）调用destroy（如果可用）并且不抛出异常，否则（2）清零关键数据并将引用设置为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，因为销毁的只是一个1.8+功能。这个版本工作在1.7+以上，效率很高（它试图破坏一个密钥以决定再次使用它）。