浅析Seafile网盘apk的端对端加密方式
写在开篇
使用了架设在自己服务器上的Seafile一段时间，本菜对于其宣传的“端对端加密，数据在客户端解密”这个特性产生了好奇。很想了解一下网络传输、加密的过程是如何运作的。不多说，我们马上配置好Android上的抓包环境，用fiddler看看网络传输的内容吧。
环境配置
系统： Windows 7、nexus 5
程序： Seafile 2.2 for Android
程序下载地址:
https://www.dreamcracker.online/d/93572bfed8124e798eab/files/?p=/Crack_Me/com.seafile.seadroid2_83.apk
要求： 分析逻辑
使用工具：fiddler、apktool、AndroidKiller、Android Studio、 smalidea插件
抓包分析
确认端对端加密设置启用后，打开设置好的加密资料库secret，输入密码：
此时捕获到了这样几个包（关键位置已打马赛克）：
这里post密码，服务器认可。
返回了资料库的一些信息，比较值得关注的有加密类型、magic、random_key。
接下来请求根目录内容，Response以json形式展现了资料库根目录内容。
此时，我们请求一个文件，看看传输来的数据如何。
获得服务器生成的下载的链接，然后得到一段密文。这里文件的大小是120字节，而传输过来的文件大小是128字节。
再随机拍张照片上传，此时抓到的文件数据和本地的很不相同：
综上所述，我们可以做出如下猜测。
服务器对于加密资料库提供了端对端加密的方式，即文件在本地解密，即使有人攻击了传输链条中任意一环，也无法直接获得明文消息。
加密资料库以“端加密方式”开放时，会生成随机消息用于加密。
加密方式是通用的公开算法，且有可能是cbc模式。
提出假设
我们使用最新的apktool做为反编译工具，发现提示反编译成功。那么，直接设置我们的apktool的路径作为Android Killer的默认反编译器。我们直接全局搜索“加密”：
<string name="enc_on">数据在本地解密</string>
<string name="enc_title">加密资料库解密方式</string>
<string name="encrypt">加密</string>接着全局搜索enc_title，发现出现很多xml文件，再仔细看看，其实更多是重复的多语种的string资源文件。经过筛选，发现\res\xml\settings.xml的这一行很可疑：
<com.seafile.seadroid2.ui.SwitchPreferenceCompat android:title="@string/enc_title" android:key="client_encrypt_switch_key" android:defaultValue="false" android:summaryOn="@string/enc_on" android:summaryOff="@string/enc_off" />全局搜索“client_encrypt_switch_key”，发现SettingsManager.class有两个函数较为可疑，我们将其smali文件转成Java代码查看：
public void setupEncrypt(boolean paramBoolean)
{
this.settingsSharedPref.edit().putBoolean("client_encrypt_switch_key", paramBoolean).commit();
}
public boolean isEncryptEnabled()
{
return this.settingsSharedPref.getBoolean("client_encrypt_switch_key", false);
}isEncryptEnabled明显是判断“端对端”加密方式是否打开的函数，想必要调查用户选择的加密方式的手法也就是调用它了，全局搜索“isEncryptEnabled”试试。
搜索结果有两个是\data路径下的SeafRepoEncrypt、SeafRepo两个类文件。但项目内引用SeafRepoEncrypt类的次数较少。我们来看看SeafRepoEncrypt的定义：
package com.seafile.seadroid2.data;
import android.text.TextUtils;
import com.seafile.seadroid2.SettingsManager;
import org.json.JSONException;
import org.json.JSONObject;
public class SeafRepoEncrypt
{
public String encKey;
public int encVersion;
public boolean encrypted;
public String id;
public boolean isGroupRepo;
public boolean isPersonalRepo;
public boolean isSharedRepo;
public String magic;
public long mtime;
public String name;
public String owner;
public String permission;
public String root;
public long size;
static SeafRepoEncrypt fromJson(JSONObject paramJSONObject)
throws JSONException
{
SeafRepoEncrypt localSeafRepoEncrypt = new SeafRepoEncrypt();
localSeafRepoEncrypt.magic = paramJSONObject.optString("magic");
localSeafRepoEncrypt.permission = paramJSONObject.getString("permission");
localSeafRepoEncrypt.encrypted = paramJSONObject.getBoolean("encrypted");
localSeafRepoEncrypt.encVersion = paramJSONObject.optInt("enc_version");
localSeafRepoEncrypt.mtime = paramJSONObject.getLong("mtime");
localSeafRepoEncrypt.owner = paramJSONObject.getString("owner");
localSeafRepoEncrypt.id = paramJSONObject.getString("id");
localSeafRepoEncrypt.size = paramJSONObject.getLong("size");
localSeafRepoEncrypt.name = paramJSONObject.getString("name");
localSeafRepoEncrypt.root = paramJSONObject.getString("root");
localSeafRepoEncrypt.encKey = paramJSONObject.optString("random_key");
localSeafRepoEncrypt.isGroupRepo = paramJSONObject.getString("type").equals("grepo");
localSeafRepoEncrypt.isPersonalRepo = paramJSONObject.getString("type").equals("repo");
localSeafRepoEncrypt.isSharedRepo = paramJSONObject.getString("type").equals("srepo");
return localSeafRepoEncrypt;
}
public boolean canLocalDecrypt()
{
return (this.encrypted) && (this.encVersion == 2) && (!TextUtils.isEmpty(this.magic)) && (SettingsManager.instance().isEncryptEnabled());
}
}搜索其调用，还是有两个较为可疑的引用，seadroid2\ui\dialog下SetPasswordTask、PasswordDialog类。
其中，PasswordDialog类的onTaskSuccess函数使用用户输入的密码、random_key生成了password：
public void onTaskSuccess()
{
Object localObject = this.dataManager.getCachedRepoEncryptByID(this.repoID);
String str = this.passwordText.getText().toString().trim();
if ((localObject != null) && (((SeafRepoEncrypt)localObject).canLocalDecrypt()))
{
if (TextUtils.isEmpty(((SeafRepoEncrypt)localObject).magic)) {
return;
}
try
{
localObject = Crypto.generateKey(str, ((SeafRepoEncrypt)localObject).encKey, ((SeafRepoEncrypt)localObject).encVersion);
this.dataManager.setRepoPasswordSet(this.repoID, (String)((Pair)localObject).first, (String)((Pair)localObject).second);
}
catch (UnsupportedEncodingException|NoSuchAlgorithmException localUnsupportedEncodingException)
{
ThrowableExtension.printStackTrace(localUnsupportedEncodingException);
}
}
else
{
this.dataManager.setRepoPasswordSet(this.repoID, str);
}
super.onTaskSuccess();
}然后调用了this.dataManager.setRepoPasswordSet：
public void setRepoPasswordSet(String paramString1, String paramString2)
{
passwords.put(paramString1, new PasswordInfo(paramString2, Utils.now()));
}
public void setRepoPasswordSet(String paramString1, String paramString2, String paramString3)
{
if ((!TextUtils.isEmpty(paramString1)) && (!TextUtils.isEmpty(paramString2)) && (!TextUtils.isEmpty(paramString3))) {
dbHelper.saveEncKey(paramString2, paramString3, paramString1);
}
}saveEncKey函数向数据库插入一条记录：
public void saveEncKey(String paramString1, String paramString2, String paramString3)
{
Object localObject = getEnckey(paramString3);
if ((localObject != null) && (!TextUtils.isEmpty((CharSequence)((Pair)localObject).first)))
{
if ((((String)((Pair)localObject).first).equals(paramString1)) && (((String)((Pair)localObject).second).equals(paramString2))) {
return;
}
delEnckey(paramString3);
}
localObject = new ContentValues();
((ContentValues)localObject).put("enc_key", paramString1);
((ContentValues)localObject).put("enc_iv", paramString2);
((ContentValues)localObject).put("repo_id", paramString3);
this.database.insert("EncKey", null, (ContentValues)localObject);
}再来看看生成password的Crypto代码：
public static Pair<String, String> generateKey(String paramString1, String paramString2, int paramInt)
throws UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException
{
byte[] arrayOfByte = deriveKey(paramString1, paramInt);
paramString1 = new SecretKeySpec(arrayOfByte, "AES");
arrayOfByte = deriveIv(arrayOfByte);
paramString1 = deriveKey(seafileDecrypt(fromHex(paramString2), paramString1, arrayOfByte), paramInt);
return new Pair(paramString1, toHex(deriveIv(fromHex(paramString1))));
}其中，seafileDecrypt的定义：
private static byte[] seafileDecrypt(byte[] paramArrayOfByte1, SecretKey paramSecretKey, byte[] paramArrayOfByte2)
{
try
{
Cipher localCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");
localCipher.init(2, paramSecretKey, new IvParameterSpec(paramArrayOfByte2));
paramArrayOfByte1 = localCipher.doFinal(paramArrayOfByte1);
return paramArrayOfByte1;
}
catch (InvalidAlgorithmParameterException paramArrayOfByte1)
{
paramSecretKey = TAG;
paramArrayOfByte2 = new StringBuilder();
paramArrayOfByte2.append("InvalidAlgorithmParameterException ");
paramArrayOfByte2.append(paramArrayOfByte1.getMessage());
Log.e(paramSecretKey, paramArrayOfByte2.toString());
ThrowableExtension.printStackTrace(paramArrayOfByte1);
return null;
}
catch (IllegalBlockSizeException paramArrayOfByte1)
{
paramSecretKey = TAG;
paramArrayOfByte2 = new StringBuilder();
paramArrayOfByte2.append("IllegalBlockSizeException ");
paramArrayOfByte2.append(paramArrayOfByte1.getMessage());
Log.e(paramSecretKey, paramArrayOfByte2.toString());
ThrowableExtension.printStackTrace(paramArrayOfByte1);
return null;
}
catch (BadPaddingException paramArrayOfByte1)
{
ThrowableExtension.printStackTrace(paramArrayOfByte1);
paramSecretKey = TAG;
paramArrayOfByte2 = new StringBuilder();
paramArrayOfByte2.append("seafileDecrypt BadPaddingException ");
paramArrayOfByte2.append(paramArrayOfByte1.getMessage());
Log.e(paramSecretKey, paramArrayOfByte2.toString());
return null;
}
catch (NoSuchPaddingException paramArrayOfByte1)
{
ThrowableExtension.printStackTrace(paramArrayOfByte1);
paramSecretKey = TAG;
paramArrayOfByte2 = new StringBuilder();
paramArrayOfByte2.append("NoSuchPaddingException ");
paramArrayOfByte2.append(paramArrayOfByte1.getMessage());
Log.e(paramSecretKey, paramArrayOfByte2.toString());
return null;
}
catch (InvalidKeyException paramArrayOfByte1)
{
ThrowableExtension.printStackTrace(paramArrayOfByte1);
paramSecretKey = TAG;
paramArrayOfByte2 = new StringBuilder();
paramArrayOfByte2.append("InvalidKeyException ");
paramArrayOfByte2.append(paramArrayOfByte1.getMessage());
Log.e(paramSecretKey, paramArrayOfByte2.toString());
return null;
}
catch (NoSuchAlgorithmException paramArrayOfByte1)
{
ThrowableExtension.printStackTrace(paramArrayOfByte1);
paramSecretKey = TAG;
paramArrayOfByte2 = new StringBuilder();
paramArrayOfByte2.append("NoSuchAlgorithmException ");
paramArrayOfByte2.append(paramArrayOfByte1.getMessage());
Log.e(paramSecretKey, paramArrayOfByte2.toString());
}
return null;
}好了~
至此，我们可以提出假设：
在输入密码进入加密资料库时，会利用random_key、用户输入的密码生成一个最终password，这个password将作为aes_cbc加盐算法的key被存储。而在下载/上传文件时，必然调用加解密函数，存储的password也必然被查询。
搜集证据
我们在Android Studio中安装smalidea插件、载入反编译的smali项目。连接Nexus 5后，对于Crypto中的重点函数布下断点，开始动态调试。我们输入资料库密码后确认，服务器发来消息：
我们再看看此时断点的情况：
用password、enc_type、random_key构成参数，开始构造最终key：
构造key、iv。继续跟：
发现加盐了：
最终生成一组密码对。
当我们在资料库中下载一个文件时，传回的文件流如图所示：
而程序此时断在了解密函数：
解密函数的密钥对与上面生成的相匹配。
等到程序返回，就会将解出的明文写入文件。
再来观察一下细节，加解密相关的函数很简单朴素：
Cipher localCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");
localCipher.init(1, paramSecretKey, new IvParameterSpec(paramArrayOfByte2));
paramArrayOfByte1 = localCipher.doFinal(paramArrayOfByte1, 0, paramInt);
return paramArrayOfByte1;
private static byte[] seafileDecrypt(byte[] paramArrayOfByte1, SecretKey paramSecretKey, byte[] paramArrayOfByte2)
{
try
{
Cipher localCipher = Cipher.getInstance("AES/CBC/PKCS7Padding");
localCipher.init(2, paramSecretKey, new IvParameterSpec(paramArrayOfByte2));
paramArrayOfByte1 = localCipher.doFinal(paramArrayOfByte1);
return paramArrayOfByte1;
}而构造key函数却很值得玩味：
//password、random_key、enc_type
public static Pair<String, String> generateKey(String paramString1, String paramString2, int paramInt)
throws UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException
{
//根据口令生成Key，将其保存为SecretKeySpec类型
byte[] arrayOfByte = deriveKey(paramString1, paramInt);
paramString1 = new SecretKeySpec(arrayOfByte, "AES");
//再根据生成的Key生成iv
arrayOfByte = deriveIv(arrayOfByte);
paramString1 = deriveKey(seafileDecrypt(fromHex(paramString2), paramString1, arrayOfByte), paramInt);
return new Pair(paramString1, toHex(deriveIv(fromHex(paramString1))));
}以口令生成key_iv对，解密random_key，用其生成此次通信的key_iv。
而构造key、iv的函数都是利用PKCS5S2ParametersGenerator 这个类将传入的数据+盐生成一个值：
private static byte[] deriveKey(String paramString, int paramInt)
throws UnsupportedEncodingException, NoSuchAlgorithmException
{
PKCS5S2ParametersGenerator localPKCS5S2ParametersGenerator = new PKCS5S2ParametersGenerator(new SHA256Digest()); //
localPKCS5S2ParametersGenerator.init(PBEParametersGenerator.PKCS5PasswordToUTF8Bytes(paramString.toCharArray()), salt, ITERATION_COUNT);
if (paramInt == 2) {}
for (paramInt = KEY_LENGTH;; paramInt = KEY_LENGTH_SHORT) {
break;
}
return ((KeyParameter)localPKCS5S2ParametersGenerator.generateDerivedMacParameters(paramInt * 8)).getKey();
}PKCS5S2ParametersGenerator定义：
Generator for PBE derived keys and ivs as defined by PKCS 5 V2.0 Scheme 2盐值：
private static byte[] salt = { -38, -112, 69, -61, 6, -57, -52, 38 };技术总结
我们通过抓包分析、静态分析提出了关于seafile端对端加密方式的假设，最终以动态分析的方式确认了我们的想法。根据官网的介绍：
Seafile 支持端到端的加密技术来保护你的数据安全。 Seafile 也包含了以下的安全特性:
两步验证
服务器端数据加密
所有的数据传输使用 HTTPS/TLS 协议
远程删除
文件病毒扫描
通过外链上传的文件提供即时病毒扫描可以推论，一次加密资料库传输是这样发展的：
client server
input password
send password >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> verifyRepoPassword
____________________________________ encrypt random_key with RepoPassword（key_iv）
_______________<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< send random_key (encrypted)
decrypt it with RepoPassword（key_iv）
get ture key_iv接着用 ture key_iv 加解密文件，客户端服务器间传输文件都是加密后的密文。
试想，排除控制了使用者终端这种极端情况，如果攻击者可以侦听https传输的内容，但没有获取最开始传输的口令，那么就无法解析传输的内容。
后记
第一次写安卓破文，难免有疏漏。如果各位大侠有问题或者建议可以在下方留言。
参考文章
https://blog.csdn.net/ASSYIRAN/article/details/82994042
https://www.52pojie.cn/thread-658865-1-1.html
- End -
看雪ID：顾言庭
https://bbs.pediy.com/user-800468.htm
本文由看雪论坛 顾言庭 and 原创
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