27、Android 设备磁盘加密全解析

Android 设备磁盘加密全解析

1. 密钥推导

在 Android 系统中，磁盘加密密钥（在 Android 源代码中称为“主密钥”）会使用另一个 128 位的 AES 密钥（KEK）进行加密，而这个 KEK 是从用户提供的密码推导而来的。
- PBKDF2 算法（Android 3.0 - 4.3） ：在 Android 3.0 到 4.3 版本中，使用的密钥推导函数是 PBKDF2，迭代次数为 2000 次，并且使用 128 位的随机盐值。推导得到的加密主密钥和盐值会与其他元数据（如解密失败尝试次数）一起存储在加密分区最后 16KB 的页脚结构中，这个结构被称为加密页脚。将加密密钥存储在磁盘上，而不是直接使用从用户提供的密码推导的密钥，这样可以快速更改解密密码，因为只需要使用从新密码推导的密钥对主密钥（16 字节）进行重新加密。然而，按照如今的标准，PBKDF2 使用的 2000 次迭代次数并不足够多。而且，PBKDF2 是一种迭代算法，基于标准且相对容易实现的哈希函数，这使得 PBKDF2 密钥推导可以并行化，充分利用多核设备（如 GPU）的处理能力，即使是相当复杂的字母数字密码短语，也可能在几天甚至几小时内被暴力破解。
- scrypt 算法（Android 4.4 及以后） ：为了增加暴力破解磁盘加密密码的难度，Android 4.4 引入了对新的密钥推导函数 scrypt 的支持。scrypt 采用的密钥推导算法专门设计为需要大量内存以及多次迭代（这种算法被称为内存密集型），这使得在专用硬件（如 ASIC 或 GPU）上进行暴力攻击变得更加困难，因为这些硬件通常内存有限。scrypt 可以通过指定可变参数 N