如何从内存中“清零”Java 中的 AES SecretKeySpec 密钥答案

【问题标题】：how to 'Zero out' from memory an AES SecretKeySpec Key in Java如何从内存中“清零”Java 中的 AES SecretKeySpec 密钥
【发布时间】：2015-03-07 05:20:01
【问题描述】：

我正在使用 Java AES 加密

SecretKeySpec(byte[] key, String algorithm)

生成一个 Key 对象。

加密后，我想从内存中删除密钥。

我可以删除对密钥的所有引用，但这并不能保证密钥不会在内存中的某个位置浮动。

我可以将用于生成密钥的 byte[] 数组“清零”，但是如何清零或刷新实际的密钥内存。

【问题讨论】：

AFAIK，没有办法显式告诉 java 的 GC 清理特定对象，也没有办法显式调用它。您只能通过请求完成来提供提示。我想您可以通过调整 GC 的激进程度来减少它在内存中可能花费的时间，但除此之外，我认为这是不可能的。这是一篇关于 GC 调优的博文，可能会有所帮助：cubrid.org/blog/dev-platform/…
@MarkW，垃圾收集无论如何都不会清零关键材料。它只会使该内存可供可能以后重新使用。事实上，即使有一个方法可以将 Key 对象归零，GC 仍然是个问题，因为它可能在调用 zeroize 方法之前就已经移动了对象，这样会在旧版本中留下密钥材料的副本位置。
@jameslarge 同意...我怀疑唯一的方法可能是用一些任意值实际填充可用内存，然后立即进行 GC，但这是一个可怕的解决方案。我将不得不关注这个问题，看看是否有其他人知道实现它的真正方法。
在构造函数中使用 byte[] 的目的似乎是用于生成密钥的对象可以归零，但是密钥仍然在内存中浮动。我不想在之后再调用 GC，因为那不会保证任何东西，而且会很慢。
另见stackoverflow.com/questions/7191906/…

标签： java memory encryption aes symmetric-key

【解决方案1】：

在 Java 版本 7 之前似乎没有办法做到这一点，但它已通过添加 Destroyable 接口在 Java 8 中得到修复。

见https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-6263419

通过增强 java.security.PrivateKey 和 javax.crypto.SecretKey 类来扩展 javax.security.auth.Destroyable 接口。

但是，请注意 cmets：

清除 BigInteger 或 byte[] 引用并不能保证敏感信息从内存中消失了。操作系统的虚拟内存可能已被交换到磁盘，例如，留下一个复制到本地硬盘上。此外，Java 运行时 VM 可能它本身有多个信息的内部副本。

还要注意，将原始字节数组清零不会清除 SecretKeySpec，因为它需要字节数组 in its constructor 的副本。

但是，您可以使用 Java Reflection 更改对该字段的访问权限来访问字节数组的 SecretKeySpec 副本（即使它是私有的）。

【讨论】：

destroyable 接口只会让对象在destroy() 之后无法被调用，对吧？它不会影响内存中对象的实际“内容”。如果执行内存转储，即使对象被destroy()，仍然可以获得Key的内容，对吧？
它应该清除字节数组：JavaDoc 说“与此对象关联的敏感信息已被销毁或清除。随后调用此对象上的某些方法将导致 IllegalStateException被抛出” ...和“实现应该覆盖 Destroyable 接口中的默认销毁和 isDestroyed 方法，以使敏感的关键信息能够被销毁、清除，或者在此类信息不可变的情况下，不被引用。”
我认为你在这里是正确的。好的！猜猜是时候升级到 Java 8 了！

【解决方案2】：

如果您无法使用 Java 8，那么您需要有点创意。即，为工作选择正确的工具。在这种情况下，我建议使用 C。C 可以让您完全访问 actual 内存； Java 将几乎所有这些都从您那里抽象出来。所以解释如下：

获取对象的内存地址。这可以使用this code 进行。
使用此内存地址，将其传递给 C 程序。然后你可以create a variable at that memory address。
手动清零内存地址。

正如 cmets 中所指出的，出现了更多实现级别的细节。这个答案的重点是强调其他语言在这方面做得更好，可能值得研究。

【讨论】：

它没有解决 GC 移动它的问题，独立的线程堆栈已经复制，或者虚拟内存，对吧？
是的。我更想了解 Java 可能不是这项工作的语言这一原则。也许我有点太具体了，在这一点上出现了这些问题。我会编辑。