सुरक्षा वास्तुकला: पूर्ण तकनीकी स्टैक

Vaultaire तिजोरी इंडेक्स, लपेटी गई कुंजियों, फ़ाइल हेडर, सामग्री, थंबनेल और मेटाडेटा के प्रमाणित एन्क्रिप्शन के लिए AES-256-GCM इस्तेमाल करता है। PBKDF2-HMAC-SHA512 पैटर्न और पूरे डिवाइस के Keychain सॉल्ट से स्थानीय तिजोरी कुंजी बनाता है। वह तिजोरी कुंजी एक अलग रैंडम 256-बिट मास्टर कुंजी को लपेटती है, जो ऐप प्रोसेस में CryptoKit के ज़रिए फ़ाइलें एन्क्रिप्ट करती है।

क्रिप्टोग्राफ़िक स्टैक

Vaultaire कई क्रिप्टोग्राफ़िक तंत्र एक साथ इस्तेमाल करता है, और हर तंत्र एक खास काम के लिए चुना गया है। PBKDF2 इंसान के क्रेडेंशियल को तिजोरी कुंजी या पुनर्प्राप्ति कुंजी में बदलता है। AES-256-GCM इंडेक्स, रैपर, मेटाडेटा, थंबनेल और फ़ाइल सामग्री की सुरक्षा करता है। रैंडम मास्टर कुंजी लंबे समय तक चलने वाले फ़ाइल एन्क्रिप्शन को बदले जा सकने वाले पैटर्न से अलग रखती है। डिवाइस लॉक रहने पर Keychain और iOS डेटा प्रोटेक्शन डिवाइस से बँधे सॉल्ट और पुनर्प्राप्ति रिकॉर्ड की सुरक्षा करते हैं। प्रदाता के पास ऐसी कोई डिक्रिप्शन कुंजी नहीं है जो डेवलपर को तिजोरी के प्लेनटेक्स्ट तक नियमित पहुँच दे।

यह जटिलता सिर्फ़ जटिलता के लिए नहीं है। हर परत हमले की एक अलग सतह से निपटती है। AES-256-GCM गोपनीयता के साथ प्रमाणीकरण भी देता है, इसलिए बदला गया सिफ़रटेक्स्ट जाँच में विफल होता है। PBKDF2 हर पैटर्न या वाक्यांश को जाँचने की लागत बढ़ाता है। रैंडम मास्टर कुंजी के कारण पैटर्न बदलने पर हर फ़ाइल दोबारा एन्क्रिप्ट करने के बजाय सिर्फ़ एक कुंजी फिर से लपेटनी पड़ती है। Keychain डेटा सुरक्षा स्थानीय सॉल्ट और पुनर्प्राप्ति रिकॉर्ड की रक्षा करती है, जबकि ऐप यह भी मानता है कि सिमेट्रिक एन्क्रिप्शन प्रोसेस मेमोरी में होता है।

मिलकर ये परतें गहराई वाली सुरक्षा का आर्किटेक्चर बनाती हैं, लेकिन ये सब एक-दूसरे से स्वतंत्र रुकावटें नहीं हैं। अनुमानित पैटर्न को इंडेक्स फ़ाइल नाम और AES-GCM प्रमाणीकरण से जाँचा जा सकता है, और हैक हुआ अनलॉक डिवाइस ऐप प्रोसेस में कुंजियाँ या प्लेनटेक्स्ट देख सकता है। इसलिए यह आर्किटेक्चर AES की ताकत के साथ-साथ क्रेडेंशियल की एन्ट्रॉपी, PBKDF2 की लागत, iOS डिवाइस सुरक्षा और प्रमाणित एन्क्रिप्शन के सही इस्तेमाल पर भी निर्भर करता है।

AES-256-GCM: फ़ाइल एन्क्रिप्शन

Vaultaire में रखी हर फ़ोटो, वीडियो और दस्तावेज़ AES-256-GCM से एन्क्रिप्ट होता है, यानी गैलोइस/काउंटर मोड में 256-बिट कुंजी वाला एडवांस्ड एन्क्रिप्शन स्टैंडर्ड। Vaultaire तिजोरी इंडेक्स, फ़ाइल हेडर, थंबनेल और कुंजी लिफ़ाफ़ों के लिए भी AES-GCM इस्तेमाल करता है। एल्गोरिदम और कुंजी का आकार मानक हैं; Vaultaire की सुरक्षा फिर भी nonce के प्रबंधन, कुंजी प्रबंधन, क्रेडेंशियल की मज़बूती और सही कार्यान्वयन पर निर्भर करती है।

AES-256 में “256” बिट्स में मुख्य लंबाई को संदर्भित करता है। 256-बिट कुंजी में 2 होते हैं²⁵⁶ संभावित मान। उस संख्या को परिप्रेक्ष्य में रखें: लगभग 10 हैं अवलोकनीय ब्रह्मांड में⁸⁰ परमाणु। यदि प्रत्येक परमाणु एक सुपरकंप्यूटर होता जो बिग बैंग के बाद से प्रति सेकंड एक अरब कुंजी का परीक्षण कर रहा होता, तो उन्होंने कुंजी स्थान के एक प्रतिशत के खरबवें हिस्से से भी कम का पता लगाया होता। AES-256 क्रूर-मजबूर नहीं होने वाला है। आज नहीं. इस सदी में नहीं. इससे पहले कि तारे बुझ न जाएं।

GCM मोड क्यों मायने रखता है

AES एक ब्लॉक सिफर है, यह 128-बिट खंडों में डेटा को एन्क्रिप्ट करता है। “mode” यह निर्धारित करता है कि उन टुकड़ों को कैसे संयोजित किया जाता है। जीसीएम (गैलोइस/काउंटर मोड) दो चीजें प्रदान करता है जो सीबीसी जैसे सरल मोड में नहीं होती हैं: समानांतर एन्क्रिप्शन और अंतर्निहित प्रमाणीकरण।

प्रमाणीकरण टुकड़ा महत्वपूर्ण है। GCM प्रत्येक एन्क्रिप्टेड फ़ाइल के लिए एक क्रिप्टोग्राफ़िक टैग उत्पन्न करता है। यह टैग टैम्पर सील के रूप में कार्य करता है। यदि सिफरटेक्स्ट का एक भी बिट संशोधित किया गया है, चाहे किसी दुर्भावनापूर्ण अभिनेता या दूषित डिस्क सेक्टर, द्वारा प्रमाणीकरण टैग मेल नहीं खाएगा, और डिक्रिप्शन विफल हो जाएगा। आपको दूषित डेटा नहीं मिलेगा. आपको स्पष्ट संकेत मिलता है कि कुछ गड़बड़ है. इस संपत्ति को प्रमाणित एन्क्रिप्शन कहा जाता है, और यह हमलों की एक पूरी श्रेणी को रोकता है जहां एक प्रतिद्वंद्वी डिक्रिप्टेड आउटपुट में हेरफेर करने के लिए एन्क्रिप्टेड डेटा को संशोधित करता है।

PBKDF2: कुंजी व्युत्पत्ति

Vaultaire अलग-अलग कामों के लिए अलग-अलग कुंजियाँ बनाता है। पैटर्न और पूरे डिवाइस का Keychain सॉल्ट PBKDF2-HMAC-SHA512 के 600,000 इटरेशन में जाकर स्थानीय तिजोरी कुंजी बनाते हैं। पैटर्न से एक तय तरीके से अलग क्लाउड बैकअप कुंजी बनती है। सामान्यीकृत पुनर्प्राप्ति वाक्यांश PBKDF2 के 800,000 इटरेशन से गुज़रकर पुनर्प्राप्ति लिफ़ाफ़े की कुंजी बनाता है। इनमें से कोई भी प्रक्रिया इंसान के क्रेडेंशियल को सिर्फ़ इसलिए 256 बिट एन्ट्रॉपी में नहीं बदलती कि आउटपुट 256 बिट लंबा है।

कैसे PBKDF2 आपके पैटर्न की सुरक्षा करता है

PBKDF2 का मूल विचार जानबूझकर किया गया काम है। यह क्रमबद्ध पैटर्न या सामान्यीकृत वाक्यांश लेकर HMAC-SHA512 के लाखों इटरेशन चलाता है। असली उपयोगकर्ता अनलॉक या पुनर्प्राप्ति के समय यह लागत एक बार चुकाता है। हमलावर इसे हर संभावित अनुमान के लिए चुकाता है, हालाँकि असली अनुमान दर समानांतर हार्डवेयर और कार्यान्वयन के विकल्पों से तय होती है।

Vaultaire पैटर्न से बनने वाली कुंजियों के लिए PBKDF2 को 600,000 इटरेशन पर सेट करता है। इससे हर अनुमान महँगा होता है, लेकिन हमले के किसी ज़िम्मेदार अनुमान में हर संभावित पैटर्न का मापा गया समय और हार्डवेयर की मान्यताएँ बतानी चाहिए। अगर हर अनुमान में ठीक एक मिलीसेकंड लगे, तो एक अरब क्रमिक अनुमानों में लगभग 11.6 दिन लगते हैं, साल नहीं। 256-बिट नतीजा किसी अनुमान लगाने योग्य पैटर्न की एन्ट्रॉपी नहीं बढ़ाता।

स्थानीय पैटर्न से कुंजी बनाने में डिवाइस का एक क्रिप्टोग्राफ़िक रूप से रैंडम सॉल्ट इस्तेमाल होता है, जो WhenUnlockedThisDeviceOnly Keychain आइटम के रूप में रखा जाता है। सॉल्ट गुप्त नहीं है और उस डिवाइस की सभी तिजोरियाँ उसे साझा करती हैं। यह एक डिवाइस के लिए बनी तालिका को अलग सॉल्ट वाले दूसरे डिवाइस पर सीधे इस्तेमाल होने से रोकता है, लेकिन हमलावर को उसी डिवाइस की हर तिजोरी के लिए नए सिरे से शुरू करने पर मजबूर नहीं करता।

AES-256-GCM: मेटाडेटा की सुरक्षा

फ़ाइल सामग्री को एन्क्रिप्ट करना पर्याप्त नहीं है। फ़ाइल नाम, निर्माण दिनांक, थंबनेल आयाम और तिजोरी संरचना सभी मेटाडेटा, हैं और मेटाडेटा डेटा के समान ही खुलासा करने वाला हो सकता है। “tax-return-2025.pdf” नाम की एक फ़ाइल हमलावर को बताती है कि अंदर क्या है, भले ही सामग्री एन्क्रिप्टेड हो। टाइमस्टैम्प दिखाता है कि आपने तिजोरी का उपयोग कब किया था। थंबनेल आकार से पता चलता है कि कोई चीज़ फ़ोटो है या वीडियो।

Vaultaire इस मेटाडेटा को ChaCha20 से नहीं, AES-256-GCM से सुरक्षित रखता है। फ़ाइल नाम और MIME प्रकार एन्क्रिप्टेड फ़ाइल हेडर में रखे जाते हैं। एन्क्रिप्टेड तिजोरी इंडेक्स में फ़ाइल रिकॉर्ड, तारीखें, आकार की जानकारी, स्टोरेज लेआउट और लपेटी गई मास्टर कुंजी होती है। थंबनेल डेटा भी रैंडम मास्टर कुंजी से एन्क्रिप्ट होता है।

मेटाडेटा के लिए प्रमाणित एन्क्रिप्शन क्यों?

मेटाडेटा को गोपनीयता के साथ अखंडता भी चाहिए। AES-GCM हर एन्क्रिप्टेड मान के लिए प्रमाणीकरण टैग बनाता है, इसलिए Vaultaire हमलावर के बनाए प्लेनटेक्स्ट को स्वीकार करने के बजाय बदले गए हेडर, इंडेक्स, थंबनेल या लिफ़ाफ़े को अस्वीकार कर सकता है। डिज़ाइन जानबूझकर इन सभी स्टोरेज प्रारूपों में एक ही प्रमाणित एन्क्रिप्शन निर्माण इस्तेमाल करता है, बजाय ऐसी क्रिप्टोग्राफ़िक विविधता का दावा करने के जो कार्यान्वयन में है ही नहीं।

एक ही सिफ़र का मतलब यह नहीं कि एक ही कुंजी या nonce बिना सोचे दोबारा इस्तेमाल होता है। तिजोरी कुंजी इंडेक्स की सुरक्षा करती है और रैंडम मास्टर कुंजी को लपेटती है; मास्टर कुंजी फ़ाइल सामग्री की सुरक्षा करती है। CryptoKit नए nonce के साथ प्रमाणित सील्ड बॉक्स बनाता है, जबकि Vaultaire का स्ट्रीमिंग प्रारूप हर क्रमबद्ध खंड के लिए अलग nonce बनाता है। ज़रूरी गारंटियाँ कुंजियों के अलगाव, nonce के अनुशासन और प्रमाणीकरण से आती हैं, मेटाडेटा के किसी दूसरे सिफ़र से नहीं।

शून्य-ज्ञान वास्तुकला

यहां किसी भी सुरक्षा ऐप के बारे में पूछने लायक एक प्रश्न है: यदि इसके पीछे की कंपनी हैक हो जाती है, सम्मन हो जाता है, या बस दुर्भावनापूर्ण हो जाता है तो क्या होगा?

अधिकांश ऐप्स के साथ, उत्तर असुविधाजनक है। वे आपका डेटा, आपकी चाबियाँ, या दोनों रखते हैं। अदालत का एक आदेश उन्हें इसे सौंपने के लिए मजबूर करता है। एक डेटा उल्लंघन इसे उजागर करता है। एक दुष्ट कर्मचारी इस तक पहुँचता है। App’s सुरक्षा उतनी ही मजबूत है जितनी कंपनी’s परिचालन सुरक्षा, और इतिहास से पता चलता है कि कंपनियों में नियमित रूप से सेंध लगती रहती है।

Vaultaire ऐसी कोई खाता या स्टोरेज सेवा नहीं चलाता जो आपका पैटर्न, गुप्त वाक्यांश, डिक्रिप्शन कुंजियाँ या पढ़ने योग्य तिजोरी सामग्री प्राप्त करे। एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन आपके डिवाइस पर ऐप प्रोसेस में होते हैं। iCloud बैकअप चालू होने पर ऐप प्रमाणित सिफ़रटेक्स्ट Vaultaire की किसी तिजोरी सेवा को नहीं, बल्कि आपके निजी CloudKit डेटाबेस को भेजता है।

व्यवहार में शून्य-ज्ञान का क्या अर्थ है

अगर कोई कानून प्रवर्तन एजेंसी Vaultaire को तिजोरी का प्लेनटेक्स्ट माँगने वाला समन भेजती है, तो कंपनी के पास उसे डिक्रिप्ट करने के लिए ज़रूरी पैटर्न, पुनर्प्राप्ति वाक्यांश, तिजोरी कुंजी, बैकअप कुंजी या मास्टर कुंजी नहीं होती। एन्क्रिप्टेड iCloud रिकॉर्ड उपयोगकर्ता के निजी CloudKit डेटाबेस में रहते हैं। लेकिन डिवाइस पर पुनर्प्राप्ति सामग्री एन्क्रिप्टेड Keychain डेटाबेस में रखी जाती है, और जब CryptoKit किसी खुली तिजोरी को एन्क्रिप्ट या डिक्रिप्ट करता है, तब सिमेट्रिक कुंजियाँ ऐप मेमोरी में मौजूद रहती हैं।

प्रदाता की यह सीमा आर्किटेक्चर का गुण है, यह वादा नहीं कि क्लाइंट के माहौल का हर हिस्सा भरोसे के मॉडल से बाहर है। Vaultaire के पास सर्वर पर ऐसी कोई डिक्रिप्शन कुंजी नहीं है जिसे वह नियमित तिजोरी पुनर्प्राप्ति के लिए सौंप सके। जारी किया गया ऐप, iOS, अनलॉक डिवाइस और क्रिप्टोग्राफ़िक कार्यान्वयन फिर भी पढ़ने योग्य डेटा प्रोसेस कर सकते हैं, और उन पर उसी हिसाब से भरोसा करना पड़ता है।

Keychain और ऐप प्रोसेस की सीमा

Apple का Secure Enclave समर्थित निजी कुंजियों की सुरक्षा कर सकता है और प्लेटफ़ॉर्म सुरक्षा आर्किटेक्चर के कुछ हिस्सों में शामिल है, लेकिन उसके सार्वजनिक API किसी भी PBKDF2 से बनी सिमेट्रिक कुंजी को लेकर Vaultaire के AES-GCM फ़ाइल ऑपरेशन उस कोप्रोसेसर के अंदर नहीं चलाते। इसलिए Vaultaire अपने तिजोरी सिफ़र को Secure Enclave AES नहीं बताता।

Vaultaire रैंडम डिवाइस सॉल्ट, एन्क्रिप्टेड पुनर्प्राप्ति डेटाबेस और उस डेटाबेस की सुरक्षा करने वाली रैंडम कुंजी के लिए सामान्य iOS Keychain जेनेरिक-पासवर्ड आइटम इस्तेमाल करता है। ये आइटम WhenUnlockedThisDeviceOnly एक्सेसिबिलिटी क्लास इस्तेमाल करते हैं। Keychain और डेटा प्रोटेक्शन डिवाइस की एक सार्थक सीमा बनाते हैं, खासकर जब फ़ोन लॉक हो, लेकिन यह आर्किटेक्चर निर्यात न की जा सकने वाली Secure Enclave कुंजी से अलग है।

जब आप पैटर्न बनाते हैं, तो CommonCrypto ऐप प्रोसेस में तिजोरी कुंजी बनाता है। फिर CryptoKit और Vaultaire का CryptoEngine उसी प्रोसेस में सिमेट्रिक कुंजी के बाइट इस्तेमाल करके इंडेक्स को प्रमाणित और डिक्रिप्ट करते हैं, मास्टर कुंजी खोलते हैं और फ़ाइलें प्रोसेस करते हैं। लॉक होने पर ऐप सक्रिय स्थिति साफ़ कर देता है, लेकिन अनलॉक सत्र पर नज़र रखने वाले पर्याप्त विशेषाधिकार वाले हमलावर के पास उस परीक्षक से अलग मौका होता है जिसके पास सिर्फ़ लॉक डिवाइस का सिफ़रटेक्स्ट है।

जेलब्रेक या किसी और तरह से हैक हुआ ऑपरेटिंग सिस्टम पैटर्न इनपुट, ऐप मेमोरी, डिक्रिप्ट किए गए प्रीव्यू, एक्सपोर्ट या स्क्रीन को निशाना बना सकता है। Vaultaire अपडेटेड, बिना जेलब्रेक वाले iPhone की सलाह देता है, क्योंकि यह डिज़ाइन iOS के प्रोसेस अलगाव, Keychain और डेटा प्रोटेक्शन पर निर्भर है। वह यह दावा नहीं करता कि रूट स्तर का हमला खुली तिजोरी की सिमेट्रिक कुंजियों तक नहीं पहुँच सकता।

प्रति-फ़ाइल आरंभीकरण वेक्टर

जब आप एक ही कुंजी के साथ दो समान फ़ाइलों को एन्क्रिप्ट करते हैं, तो एक सरल कार्यान्वयन समान सिफरटेक्स्ट उत्पन्न करेगा। यह एक समस्या है। एक हमलावर जो दो समान एन्क्रिप्टेड ब्लॉब्स देखता है, वह, को कुछ भी डिक्रिप्ट किए बिना जानता है, कि दोनों मूल फ़ाइलें समान हैं। तस्वीरों से भरी तिजोरी में, इस प्रकार का पैटर्न विश्लेषण एन्क्रिप्शन के माध्यम से भी जानकारी प्रकट कर सकता है।

Vaultaire हर AES-256-GCM सीलिंग ऑपरेशन के लिए नया क्रिप्टोग्राफ़िक nonce बनाकर एक जैसा सिफ़रटेक्स्ट बनने से रोकता है। फ़ाइल हेडर और फ़ाइल सामग्री अलग-अलग सील होते हैं, और बड़ी फ़ाइलें एक प्रमाणित स्ट्रीमिंग प्रारूप इस्तेमाल करती हैं, जिसमें एक रैंडम बेस nonce और हर क्रमबद्ध खंड के लिए अलग nonce होता है। इसलिए एक ही फ़ोटो की दो कॉपियाँ एक जैसा एन्क्रिप्टेड रूप नहीं बनातीं।

nonce सिफ़रटेक्स्ट के साथ रखे जाते हैं और गुप्त नहीं होते; उनकी सुरक्षा की शर्त यह है कि किसी एक कुंजी के तहत वे अद्वितीय हों। Vaultaire एक बार के एन्क्रिप्शन के लिए Apple के क्रिप्टोग्राफ़िक रैंडम जनरेटर से 96-बिट nonce लेता है और स्ट्रीमिंग हेडर में बेस nonce दर्ज करता है। टकराव का जोखिम एक कुंजी के तहत हुए एन्क्रिप्शन की संख्या पर निर्भर करता है, इसलिए कार्यान्वयन 96-बिट आकार को 2⁹⁶ में एक की तय आजीवन गारंटी बताने के बजाय हर बार नया मान बनाता है।

मेमोरी प्रबंधन: सक्रिय कुंजी स्थिति साफ़ करना

सुरक्षा सॉफ़्टवेयर में एक सामान्य विफलता संवेदनशील डेटा को मेमोरी में तब छोड़ना है जब इसकी आवश्यकता नहीं रह जाती है। एन्क्रिप्शन कुंजियाँ, व्युत्पन्न पासवर्ड और डिक्रिप्टेड डेटा ऐप द्वारा उनका उपयोग समाप्त करने के बाद भी रैम में बने रह सकते हैं। फोरेंसिक उपकरण डिवाइस मेमोरी को डंप कर सकते हैं और इन अवशेषों की खोज कर सकते हैं, एक तकनीक जिसे कोल्ड बूट अटैक या मेमोरी डंप विश्लेषण के रूप में जाना जाता है।

Vaultaire सीमित करता है कि सक्रिय कुंजी स्थिति और डिक्रिप्ट किया गया UI डेटा कितनी देर उपलब्ध रहे। जब ऐप लॉक होता है या सत्र बंद होता है, तो उसका कोड सफ़ाई के कई रास्ते अपनाता है:

• सक्रिय तिजोरी स्थिति हटा दी जाती है। ऐप अपना मौजूदा तिजोरी-कुंजी सत्र हटा देता है और तिजोरी सामग्री दिखाने से पहले फिर से अनलॉक माँगता है।
• कुंजी रैपर अपने बफ़र साफ़ करते हैं। Vaultaire के सुरक्षित बाइट कंटेनर डीएलोकेट होने पर अपने बफ़र को ओवरराइट कर देते हैं।
• कैश की गई मास्टर-कुंजी स्थिति अमान्य कर दी जाती है। खुले इंडेक्स के लिए रखी गई डिक्रिप्ट की गई मास्टर कुंजी संबंधित लॉक और कैश-रीसेट रास्तों पर हटा दी जाती है।
• जहाँ Vaultaire का नियंत्रण है, वहाँ डिक्रिप्ट किए गए UI कैश साफ़ किए जाते हैं। थंबनेल और प्रीव्यू की सफ़ाई ऐप की बची हुई स्थिति को कम करती है, लेकिन Swift, iOS या किसी दूसरे प्रोसेस की बनाई हर कॉपी पर नियंत्रण का दावा नहीं करती।

अगली बार जब Vaultaire लॉक स्थिति में खुलता है, तो आप पैटर्न बनाते हैं और ऐप इंडेक्स को प्रमाणित करने और मास्टर कुंजी खोलने से पहले तिजोरी कुंजी फिर से बनाता है। यह सत्र की सफ़ाई है, यह दावा नहीं कि हर अस्थायी मेमोरी कॉपी को साबित किए जा सकने वाले कई चरणों में मिटाया गया या कोई Secure Enclave कुंजी संदर्भ नष्ट किया गया। क्रैश होने पर iOS प्रोसेस वापस ले लेता है, लेकिन हर अचानक बंद होने के बाद सफ़ाई का कोड नहीं चल सकता।