論文相關筆記3

3、Android安全保護機制及解密方法研究（2013《技術研究》）

1.Android設備安全機制

從用戶界面看，Android的安全保護機制主要體現爲對於用戶界面的訪問控制的保護，好比在設備空閒時，用戶能夠鎖定設備，並設置解鎖口令，從而防止未受權的其餘用戶打開設備。

在Android設備上，經常使用的屏幕鎖定方式包含如下幾種：

此外，新版的Android操做系統還加入了與蘋果iOS相似的文件系統加密機制。

2.Android圖案鎖定原理及解密

（1）加密

在Android設備上，用戶能夠經過設置鎖定圖案做爲密碼對設備用戶界面進行鎖定。

Android設備的鎖定界面有9點組成，鎖定圖案需知足三個條件：至少3點、最多9點、無重複。這種解鎖方式在Android存儲時使用的是明文轉換後採用散列方式存儲。

Android設備圖案鎖定的加密存儲過程：圖案輸入——>轉換明文——>SHA-1散列——>存儲。

（a）用戶輸入圖案。

（b）圖案轉換爲明文，從左上角起編號爲00，至右下角止編號爲08，例如Z字形轉換後爲00-01-02-04-06-07-08。

（c）將十六進制字符串00010204060708使用SHA-1進行散列計算，獲得散列值。

（d）將散列值存儲在Android設備~/data/system/gesture.key文件中。

至此，能夠看出Android設備鎖定圖案的實質是6位數字到18位數字，且各單數位數字爲零，雙數位數字不重複地排列，並將這個排列進行單次SHA-1計算。

經過數學計算，因爲單數位肯定，雙數位不重複，則，根據Android圖案鎖定規則能夠設置的鎖定圖案總數爲986328個，其密碼容量甚至小於6位純數字密碼，因此其密碼複雜度不高，破解相對容易。

（2）解密

針對圖形鎖定，能夠採用預計算密碼錶方式進行暴力破解，在獲得圖案存儲文件gesture.key的基礎上（須要具備root權限），使用月50MB的密碼錶在1秒內便可完成全部圖形鎖定的破解。

3.Android字符密碼加密原理及破解

（1）加密

除了採用圖形設定設備以外，Android還容許用戶使用4-16位的數字PIN碼或者文本字符做爲鎖定密碼。每一位密碼範圍爲94字符，包括52個大小寫英文字母+10個數字+30個除空格外的標點符號，在這種要求下輸入的字符，加入Salt後進行SHA-1和MD5散列，以後，將散列結果存儲於~/data/system/password.key文件中。

Android設備字符密碼加密過程：字符輸入——>加入Salt——>SHA-1+MD5散列——>合併散列存儲。

在Android的源代碼中可瞭解其字符密碼加密過程的實現方式（com/android/internal/widget/LockPatternUtils.java）。

若用戶設置了4位密碼，密碼容量爲78074896（94^4）；當設置了16位密碼時，密碼容量就很大了。

由此能夠看出，Android設備上字符型密碼鎖定設備的密碼強度至關高。

（2）解密

因爲在SHA-1前先被加入了Salt值，因此暴力破解或預計算密碼錶的方式需提供Salt值。在Android操做系統中，字符型密碼使用到的Salt值存儲於手機設備的settings.db數據庫中，該文件位於~/data/data/com.android.providers.settings/，該數據庫中的secure表，存儲了字符密碼加密使用的Salt。同時，解密還需password.key文件中所包含的散列值，該文件存儲於~/data/system/password.key。在該key文件中，包含了72字節的16進制字符串。

在獲得password值與Salt以後，一樣能夠採用暴力破解方式對Android設備的字符型密碼進行攻擊（須要用到一些暴力破解工具）。

4.Android面部識別的破解

面部識別並不徹底可靠和準確，而且缺少真人判斷機制，惡意用戶能夠用照片繞過驗證。

5.Android存儲加密

除了屏幕鎖定，新版Android操做系統還支持Android設備內置存儲空間進行加密，這種加密方式基於dmcrypt，運行於block device層，這樣的加密默認只能對ext4分區進行，因此在Android3.0及以上的版本中財提供這種功能，存儲加密要求首先設置至少6位且包含至少1位數字的字符型密碼。

在Android存儲加密中，主密鑰採用AES 128位加密，主密鑰在加入Salt值以後被存儲於分區尾部或獨立的文件中。

存儲解密時，首先須要將Android設備進行完整的物理轉儲（可採用JTAG等方式），以後從分區尾部查找Salt值及加密後的主密鑰，使用帶Salt的PBKDF暴力破解的方式對密碼進行測試，使用得出的密鑰與SHA-256計算後的VI對主密鑰進行解密，以後可以使用真正主密鑰對完整鏡像進行解密。

6.總結

分析的是Android2.3.5，就瞭解下理論知識。