Android：带有 4 位密码的 PBKDF2 有多安全？

Question

我们的产品经理想要一个 4 位 PIN 码用于登录我们的应用，显然是出于用户体验的原因，因此用户每次登录时都不必记住密码。

可以从后端检索刷新令牌以获取可以访问 API 的会话令牌。在我们的应用程序中，我们使用 AES 和 PBKDF2 加密刷新令牌。生成随机盐和 IV 以及用作 PBKDF2 密码的 4 位数字。

加密后，我将盐、IV 和密文 base64 编码存储在私有共享首选项中。

加密代码如下：

const val CPR_TRANSFORMATION = "AES/CBC/PKCS7Padding"
const val ALGORITHM_TYPE = "PBKDF2WithHmacSHA1"
const val ITERATION_AMOUNT = 12000
const val KEY_SIZE = 256

private fun encrypt(passCode: String, data: ByteArray): Encrypted { //e.g.: passCode = "0000"
    val salt = ByteArray(256)
    SecureRandom().nextBytes(salt)

    val iv = ByteArray(16)
    SecureRandom().nextBytes(iv)

    val cipher = Cipher.getInstance(CPR_TRANSFORMATION)
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey(passCode, salt), IvParameterSpec(iv))
    val raw = cipher.doFinal(data)
    return Encrypted(salt.encodeBase64(), iv.encodeBase64(), raw.encodeBase64())
}

private fun getSecretKey(passCode: String, salt: ByteArray): Key {
    val pbKeySpec = PBEKeySpec(passCode.toCharArray(), salt, ITERATION_AMOUNT, KEY_SIZE)
    val keyBytes = SecretKeyFactory.getInstance(ALGORITHM_TYPE).generateSecret(pbKeySpec).encoded
    return SecretKeySpec(keyBytes, KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES)
}

现在我的问题是：这个实现有多安全？

• 攻击者如何从共享中检索刷新令牌 偏好并解密？
• 对称密钥是否在安全元件内？
• 此实施对恶意软件或 root 的安全性如何？
• 暴力破解密钥有多容易？ （除了用户尝试 10k 手动插入正确的引脚）

Answer 1

攻击者如何从共享偏好中检索刷新令牌并将其解密？

我不清楚如何检索它，我不确定如何从 Android 中的共享首选项中检索值。解密很简单，攻击者暴力破解 4 位 PIN。再多的延迟或盐也无济于事。

对称密钥在安全元件内吗？

不，它在 PBKDF2 操作后在内存中。

此实施对恶意软件或 root 的安全性如何？

没那么安全，基本上你希望他们不会对破解 PIN 感兴趣。

暴力破解密钥有多容易？ （除非用户手动尝试 10k 次以插入正确的引脚）

你是什么意思除了那个？检索密钥的唯一方法是：

1. 暴力破解 PBKDF2 并尝试解密（这是迄今为止最明显的）；
2. 以某种方式读出SecretKeySpec的记忆（更难）；
3. 对可能泄露密钥的 AES 实现执行边信道攻击（如果您现在使用良好的 Android 实现，这将非常棘手。

基本上，如果您可以限制猜测操作的数量，您只能使用 PIN。加密值似乎不是这种情况。

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顺便说一下，大于 16 到 32 字节的盐是没有意义的。在 base 64 编码之前连接盐、IV 和密文更有意义（并且返回一个已经编码这些值的对象根本没有意义）。 12K 操作似乎很多，但现在计算机速度很快，您可能希望使该值可配置并更高。