Güvenlik Mimarisi: Tam Teknik Yığın

Vaultaire; kasa dizinleri, sarmalanmış anahtarlar, dosya başlıkları, içerik, küçük resimler ve meta veriler genelinde kimlik doğrulamalı şifreleme için AES-256-GCM kullanır. PBKDF2-HMAC-SHA512, desenden ve cihaz genelindeki bir Keychain tuzundan yerel bir kasa anahtarı türetir. Bu kasa anahtarı, dosya şifrelemesini uygulama sürecinde CryptoKit aracılığıyla yapan ayrı, rastgele 256 bitlik bir ana anahtarı sarmalar.

Şifreleme Yığını

Vaultaire, her biri belirli bir iş için seçilmiş ve birlikte çalışan birkaç kriptografik mekanizma kullanır. PBKDF2 insan kimlik bilgisini bir kasa veya kurtarma anahtarına dönüştürür. AES-256-GCM dizinleri, sarmalayıcıları, meta verileri, küçük resimleri ve dosya içeriğini korur. Rastgele bir ana anahtar, uzun ömürlü dosya şifrelemesini değiştirilebilir bir desenden ayırır. Keychain ve iOS Veri Koruması, cihaz kilitliyken cihaza bağlı tuzu ve kurtarma kayıtlarını korur. Sağlayıcıda tutulan hiçbir şifre çözme anahtarı geliştiriciye kasa düz metnine olağan erişim vermez.

Bu, karmaşıklık için karmaşıklık değildir. Her katman farklı bir saldırı yüzeyini ele alır. AES-256-GCM gizliliği kimlik doğrulamayla birleştirir; bu yüzden değiştirilmiş şifreli metin doğrulamada başarısız olur. PBKDF2 her deseni veya ifadeyi test etmenin maliyetini artırır. Rastgele ana anahtar sayesinde bir desen değişikliği her dosyayı yeniden şifrelemek yerine tek bir anahtarı yeniden sarmalayabilir. Keychain veri koruması yerel tuzu ve kurtarma kayıtlarını korur; uygulama ise simetrik şifrelemenin süreç belleğinde gerçekleştiğini açıkça kabul eder.

Bu katmanlar birlikte derinlemesine savunma mimarisi oluşturur, ancak hepsi birbirinden bağımsız engeller değildir. Tahmin edilen bir desen dizin dosya adına ve AES-GCM kimlik doğrulamasına karşı kontrol edilebilir; ele geçirilmiş, kilidi açık bir cihaz da uygulama sürecindeki anahtarları veya düz metni gözlemleyebilir. Bu yüzden mimari, AES'in gücünün yanı sıra kimlik bilgisi entropisine, PBKDF2 maliyetine, iOS cihaz korumasına ve kimlik doğrulamalı şifrelemenin doğru kullanılmasına bağlıdır.

AES-256-GCM: Dosya Şifreleme

Vaultaire'de saklanan her fotoğraf, video ve belge AES-256-GCM ile şifrelenir: 256 bitlik anahtarla Galois/Sayaç Modu'nda çalışan Gelişmiş Şifreleme Standardı. Vaultaire kasa dizinleri, dosya başlıkları, küçük resimler ve anahtar zarfları için de AES-GCM kullanır. Algoritma ve anahtar boyutu standarttır; Vaultaire'in güvenliği yine de nonce yönetimine, anahtar yönetimine, kimlik bilgisi gücüne ve uygulamanın doğruluğuna bağlıdır.

AES-256'daki “256”, bit cinsinden anahtar uzunluğunu ifade eder. 256 bitlik bir anahtarda 2 tane bulunur²⁵⁶ olası değerler. Bu sayıyı perspektife koymak gerekirse: kabaca 10 tane var Gözlemlenebilir evrendeki⁸⁰ atomları. Eğer her atom, Büyük Patlama'dan bu yana çalışan ve saniyede milyarlarca anahtarı test eden bir süper bilgisayar olsaydı, anahtar alanının yüzde birinin trilyonda birinin trilyonda birinden daha azını keşfederdi. AES-256 kaba kuvvetle uygulanmayacak. Bugün değil. Bu yüzyılda değil. Yıldızlar sönmeden önce olmaz.

GCM Modu Neden Önemlidir?

AES, verileri 128 bitlik parçalar halinde şifreleyen bir, blok şifresidir. “mode” bu parçaların nasıl birleştirileceğini belirler. GCM (Galois/Sayaç Modu), CBC gibi daha basit modların sağlayamadığı iki şeyi sağlar: paralelleştirilmiş şifreleme ve yerleşik kimlik doğrulama.

Kimlik doğrulama parçası kritik öneme sahiptir. GCM, şifrelenen her dosya için bir şifreleme etiketi oluşturur. Bu etiket kurcalama mührü görevi görür. Şifreli metnin tek bir biti bile, tarafından kötü niyetli bir aktör veya bozuk bir disk sektörü, tarafından değiştirilirse, kimlik doğrulama etiketi eşleşmeyecek ve şifre çözme başarısız olacaktır. Bozuk veri alamazsınız. Bir şeylerin ters gittiğine dair net bir sinyal alırsınız. Bu özelliğe kimlik doğrulamalı şifreleme adı verilir ve bir saldırganın, şifresi çözülmüş çıktıyı manipüle etmek için şifrelenmiş verileri değiştirdiği tüm saldırı sınıfını önler.

PBKDF2: Anahtar Türetme

Vaultaire farklı işler için farklı anahtarlar türetir. Desen ve cihaz genelindeki bir Keychain tuzu, yerel kasa anahtarını üretmek için 600.000 yineleme boyunca PBKDF2-HMAC-SHA512'ye girer. Belirlenimci bir desen türetmesi ayrı bulut yedekleme anahtarını üretir. Normalleştirilmiş kurtarma ifadesi, bir kurtarma zarfının anahtarını üretmek için 800.000 PBKDF2 yinelemesinden geçer. Bu türetmelerin hiçbiri, çıktı 256 bit uzunluğunda diye bir insan kimlik bilgisini 256 bitlik entropiye dönüştürmez.

PBKDF2 Deseninizi Nasıl Korur?

PBKDF2'nin temel fikri bilinçli olarak yapılan iştir. Serileştirilmiş deseni veya normalleştirilmiş ifadeyi alır ve yüz binlerce HMAC-SHA512 yinelemesi çalıştırır. Meşru bir kullanıcı bu maliyeti kilit açma veya kurtarma denemesinde bir kez öder. Saldırgan ise bunu her aday için öder; gerçek tahmin hızını paralel donanım ve uygulama seçimleri belirler.

Vaultaire, desenden türetilen anahtarlar için PBKDF2'yi 600.000 yinelemeyle yapılandırır. Bu her tahmini daha pahalı yapar, ancak sorumlu bir saldırı tahmini aday başına ölçülmüş bir süre ve donanım varsayımları belirtmelidir. Aday başına tam bir milisaniyede, bir milyar seri tahmin yıllar değil, yaklaşık 11,6 gün sürer. 256 bitlik sonuç, tahmin edilebilir bir desenin entropisini artırmaz.

Yerel desen türetme, cihaz için WhenUnlockedThisDeviceOnly Keychain öğesi olarak saklanan, kriptografik olarak rastgele tek bir tuz kullanır. Tuz gizli değildir ve o cihazdaki kasalar tarafından paylaşılır. Bir cihaz için oluşturulmuş bir tablonun farklı tuza sahip başka bir cihaza doğrudan uygulanmasını engeller, ancak saldırganı aynı cihazdaki her kasa için baştan başlamaya zorlamaz.

AES-256-GCM: Meta Veri Koruması

Dosya içeriğini şifrelemek yeterli değildir. Dosya adları, oluşturulma tarihleri, küçük resim boyutları ve kasa yapısının tümü, meta verileridir ve meta veriler, verinin kendisi kadar açıklayıcı olabilir. “tax-return-2025.pdf” adlı dosya, içeriği şifrelenmiş olsa bile saldırgana içeride tam olarak ne olduğunu söyler. Bir zaman damgası kasayı ne zaman kullandığınızı gösterir. Küçük resim boyutu, bir şeyin fotoğraf mı yoksa video mu olduğunu gösterir.

Vaultaire bu meta verileri ChaCha20 ile değil, AES-256-GCM ile korur. Dosya adları ve MIME türleri şifrelenmiş dosya başlıklarına kodlanır. Şifrelenmiş kasa dizini dosya kayıtlarını, tarihleri, boyut bilgilerini, depolama düzenini ve sarmalanmış ana anahtarı içerir. Küçük resim verileri de rastgele ana anahtar altında şifrelenir.

Meta Veriler İçin Neden Kimlik Doğrulamalı Şifreleme?

Üst verilerin gizliliğin yanı sıra bütünlüğe de ihtiyacı vardır. AES-GCM, şifrelenmiş her bir değer için bir kimlik doğrulama etiketi üretir; böylece Vaultaire, saldırgan kontrolündeki düz metni kabul etmek yerine; üzerinde değişiklik yapılmış bir başlığı, dizini, küçük resmi veya zarfı reddedebilir. Tasarım, uygulamanın aslında sağlamadığı bir kriptografik çeşitlilik iddiasında bulunmak yerine, bu depolama formatlarının tamamında bilinçli olarak tek bir kimlik doğrulamalı şifreleme yapısını kullanır.

Aynı şifreyi kullanmak, aynı anahtarın veya nonce değerinin körü körüne yeniden kullanıldığı anlamına gelmez. Kasa anahtarı dizini korur ve rastgele ana anahtarı sarmalar; ana anahtar dosya malzemesini korur. CryptoKit yeni nonce değerleriyle kimliği doğrulanmış mühürlü kutular oluşturur; Vaultaire'in akış biçimi ise sıralı her parça için ayrı bir nonce türetir. İlgili güvenceler ikinci bir meta veri şifresinden değil, anahtar ayrımından, nonce disiplininden ve kimlik doğrulamadan gelir.

Sıfır Bilgi Mimarisi

İşte herhangi bir güvenlik uygulaması hakkında sorulmaya değer bir soru: uygulamanın arkasındaki şirket saldırıya uğrarsa, mahkemeye çağrılırsa veya kötü niyetli hale gelirse ne olur?

Çoğu uygulamada bu sorunun yanıtı rahatsız edicidir. Verilerinizi, anahtarlarınızı veya her ikisini de tutarlar. Bir mahkeme kararı onları bunu teslim etmeye zorluyor. Bir veri ihlali bunu açığa çıkarır. Sahte bir çalışan buna erişir. Uygulamanın’ güvenliği yalnızca şirketin ’ operasyonel güvenliği, kadar güçlüdür ve geçmiş, şirketlerin düzenli olarak ihlal edildiğini göstermektedir.

Vaultaire; deseninizi, gizli ifadenizi, şifre çözme anahtarlarınızı veya okunabilir kasa içeriklerinizi alan bir hesap ya da depolama hizmeti işletmez. Şifreleme ve şifre çözme, cihazınızdaki uygulama sürecinde gerçekleşir. iCloud yedekleme etkin olduğunda uygulama, kimliği doğrulanmış şifreli metni Vaultaire'in denetlediği bir kasa hizmetine değil, özel CloudKit veritabanınıza gönderir.

Pratikte Sıfır Bilginin Anlamı

Bir kolluk kuvveti kurumu Vaultaire'e, kasanın şifrelenmemiş (düz metin) içeriğini talep eden bir mahkeme celbi tebliğ ederse; şirket, bu içeriğin şifresini çözmek için gereken deseni, kurtarma ifadesini, kasa anahtarını, yedekleme anahtarını veya ana anahtarı elinde bulundurmaz. Şifrelenmiş iCloud kayıtları, kullanıcının CloudKit özel veritabanında yer alır. Ancak cihaz üzerinde kurtarma verileri şifreli bir Keychain veritabanında tutulur; CryptoKit açık bir kasanın şifreleme veya şifre çözme işlemini gerçekleştirirken ise simetrik anahtarlar uygulama belleğinde bulunur.

Bu sağlayıcı sınırı mimari bir özelliktir; istemci ortamının her bölümünün güven modelinin dışında olacağına dair bir vaat değildir. Vaultaire, rutin kasa kurtarma işlemleri için kullanabileceği sunucu tarafı şifre çözme anahtarına sahip değildir. Gönderilen uygulama, iOS, kilidi açılmış cihaz ve şifreleme uygulaması yine de okunabilir verileri işleyebilir ve buna göre güvenilmesi gerekir.

Keychain ve Uygulama Süreci Sınırı

Apple’ın Secure Enclave’i desteklenen özel anahtarları koruyabilir ve platform güvenlik mimarisinin bazı bölümlerinde rol alabilir; ancak genel API’leri, PBKDF2 ile türetilmiş rastgele bir simetrik anahtarı kabul edip Vaultaire’in AES-GCM dosya işlemlerini yardımcı işlemci (coprocessor) içinde gerçekleştirmez. Bu nedenle Vaultaire, kasa şifreleme yöntemini "Secure Enclave AES" olarak tanımlamaz.

Vaultaire; rastgele cihaz tuzu, şifrelenmiş kurtarma veritabanı ve bu veritabanını koruyan rastgele anahtar için sıradan iOS Keychain genel parola öğeleri kullanır. Bu öğeler WhenUnlockedThisDeviceOnly erişilebilirlik sınıfını kullanır. Keychain ve Veri Koruması, özellikle telefon kilitliyken anlamlı bir cihaz sınırı oluşturur, ancak bu mimari dışa aktarılamayan bir Secure Enclave anahtarından farklıdır.

Deseni çizdiğinizde, CommonCrypto uygulama sürecinde kasa anahtarını türetir. CryptoKit ve Vaultaire'in CryptoEngine'i daha sonra bu süreçte dizini doğrulamak ve şifresini çözmek, ana anahtarı açmak ve dosyaları işlemek için simetrik anahtar baytlarını kullanır. Uygulama kilitlendiğinde aktif durumu temizler, ancak kilidi açılmış bir oturumu gözlemleyen yeterince ayrıcalıklı bir saldırganın, yalnızca kilitli cihaz şifreli metnini tutan bir denetçiden farklı bir fırsatı vardır.

Jailbreak yapılmış veya başka biçimde ele geçirilmiş bir işletim sistemi desen girişini, uygulama belleğini, şifresi çözülmüş önizlemeleri, dışa aktarmaları veya ekranı hedef alabilir. Vaultaire güncel ve jailbreak yapılmamış bir iPhone önerir, çünkü tasarım iOS süreç yalıtımına, Keychain'e ve Veri Korumasına dayanır. Kök düzeyindeki bir ihlalin açık bir kasanın simetrik anahtarlarını erişilemez bıraktığını iddia etmez.

Dosya Başına Başlatma Vektörleri

İki özdeş dosyayı aynı anahtarla şifrelediğinizde, basit bir uygulama aynı şifreli metni üretecektir. Bu bir sorun. İki özdeş şifrelenmiş blob gören bir saldırgan, hiçbir şeyin şifresini çözmeden, iki orijinal dosyanın aynı olduğunu bilir. Fotoğraflarla dolu bir kasada, bu tür bir desen analizi, şifreleme yoluyla bile bilgileri ortaya çıkarabilir.

Vaultaire, her bir AES-256-GCM mühürleme işlemi için yeni bir kriptografik nonce (tek kullanımlık sayı) üreterek deterministik şifreli metin oluşumunu önler. Dosya başlıkları ve dosya içeriği ayrı ayrı mühürlenir; büyük dosyalarda ise rastgele bir temel nonce ile sıralı her bir veri parçası için ayrı bir nonce kullanan, kimlik doğrulamalı bir akış formatı tercih edilir. Bu sayede, aynı fotoğrafın iki kopyası, birbirinin aynısı olan şifreli birer temsile yol açmaz.

Nonce değerleri şifreli metinle birlikte saklanır ve gizli değildir; güvenlik gereksinimleri, belirli bir anahtar altında benzersiz olmalarıdır. Vaultaire, tek seferlik şifreleme için Apple'ın kriptografik rastgele sayı üretecinden 96 bitlik nonce değerleri ister ve temel nonce değerini akış başlığına kaydeder. Çakışma riski tek bir anahtar altındaki şifreleme sayısına bağlıdır; bu yüzden uygulama, 96 bitlik boyutu sabit bir 2⁹⁶'da bir ömür boyu güvence gibi sunmak yerine her seferinde yeni bir değer üretir.

Bellek Yönetimi: Aktif Anahtar Durumunu Temizleme

Güvenlik yazılımındaki yaygın bir hata, hassas verilerin artık ihtiyaç duyulmadıktan sonra bellekte bırakılmasıdır. Şifreleme anahtarları, türetilmiş şifreler ve şifresi çözülmüş veriler, uygulama bunları kullanmayı bitirdikten çok sonra bile RAM'de kalabilir. Adli araçlar, cihaz belleğini boşaltabilir ve bu kalıntıları arayabilir., soğuk başlatma saldırısı veya bellek dökümü analizi olarak bilinen bir tekniktir.

Vaultaire, aktif anahtar durumunun ve şifresi çözülmüş kullanıcı arayüzü verilerinin ne kadar süreyle kullanılabilir kalacağını sınırlar. Uygulama kilitlendiğinde veya oturum kapatıldığında kodu birkaç temizleme yolunu izler:

• Etkin kasa durumu bırakılır. Uygulama, mevcut kasa anahtarı oturumunu kaldırır ve kasa içeriğini sunmadan önce başka bir kilit açma işlemi gerektirir.
• Anahtar sarmalayıcılar sahip olunan arabellekleri temizler. Vaultaire'in güvenli bayt konteynerleri, bu konteynerler serbest bırakıldığında sahip oldukları arabelleklerin üzerine yazar.
• Önbelleğe alınmış ana anahtar durumu geçersiz kılınır. Açık dizin için tutulan şifresi çözülmüş ana anahtar, ilgili kilit ve önbellek sıfırlama yollarında atılır.
• Vaultaire tarafından yönetilen yerlerde, şifresi çözülmüş kullanıcı arayüzü (UI) önbellekleri temizlenir. Küçük resim ve önizleme temizliği; Swift, iOS veya başka bir süreç tarafından oluşturulan her bir kopyanın kontrolünü ele almaksızın, geride kalan uygulama durumunu azaltır.

Vaultaire bir sonraki kez kilitli durumda açıldığında deseni çizersiniz; uygulama, dizinin kimliğini doğrulayıp ana anahtarın sarmalamasını açmadan önce kasa anahtarını yeniden türetir. Bu bir oturum temizliğidir; her geçici bellek kopyasının kanıtlanabilir çok geçişli bir silme işleminden geçtiği veya bir Secure Enclave anahtar referansının yok edildiği iddiası değildir. Bir çökme, iOS'un süreci geri almasına yol açar, ancak temizleme kodu her ani sonlandırmadan sonra çalışamaz.