我想从内存中删除 PrivateKey (sun.security.rsa.RSAPrivateCrtKeyImpl) 的秘密信息？

Question

我有一些 Java 代码生成一个实现接口 java.security.PrivateKey 的类的实例（实际对象是 sun.security.rsa.RSAPrivateCrtKeyImpl 的一个实例）。此代码的目的是生成一个 PrivateKey，然后将其拆分为共享（密钥的分割），然后将共享存储在智能卡上。共享部分工作正常，我的问题是如何处理不再需要的 PrivateKey。

要求 PrivateKey 信息（应保密）在拆分为共享后应尽快从内存中删除。

接口 PrivateKey 扩展了接口 Destroyable，但我没有看到 Destroyable 的方法在任何地方实现（它必须在此层次结构中的某个地方实现）。但是，如果我在我拥有的 PrivateKey（这是一个 RSAPrivateCrtKeyImpl）上调用 destroy，那么它会引发 javax.security.auth.DestroyFailedException。

我拥有的对象似乎完全不可变，有没有办法覆盖对象中的字段？例如将它们设置为零？或者应该遵循什么方法从内存中删除这些秘密的不可变对象？谢谢！

Answer 1

是的，您可以使用reflection。
我创建了一个简单的代码，您可以使用它来销毁关键信息：

public static void destroyRSAKey(sun.security.rsa.RSAPrivateCrtKeyImpl key) throws NoSuchFieldException, SecurityException {
    destroyBigInteger(key.getModulus());
    destroyBigInteger(key.getPublicExponent());
    destroyBigInteger(key.getPrivateExponent());
    destroyBigInteger(key.getPrimeP());
    destroyBigInteger(key.getPrimeQ());
    destroyBigInteger(key.getPrimeExponentP());
    destroyBigInteger(key.getPrimeExponentQ());
    destroyBigInteger(key.getCrtCoefficient());
}
    
public static final void destroyBigInteger(java.math.BigInteger destroyThis) {
    try {
        java.lang.reflect.Field f = java.math.BigInteger.class.getDeclaredField("mag");
        f.setAccessible(true);
        f.set(destroyThis, new int[] { 0 });
        f.setAccessible(false);
        f = java.math.BigInteger.class.getDeclaredField("signum");
        f.setAccessible(true);
        f.setInt(destroyThis, 0);
        f.setAccessible(false);
    } catch (Throwable e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

Answer 2

不，你不能。密钥创建的 Java 软件实现使用BigInteger，这确实是不可变的。您可能已经发现Destroyable.destroy 方法仅在少数类中实现。从 Java 7 开始，这些是直接实现的类：

KerberosKey, KerberosTicket, KeyStore.PasswordProtection, X500PrivateCredential

我猜这些类确实实现了Destroyable.destroy，但其他所有类都没有。

因此，您唯一能做的就是依靠垃圾收集器和可能的操作系统来清理和/或覆盖BigInteger 实例。请注意，当使用私钥时，您会遇到同样的问题。

---

如果您已经拥有智能卡，我建议您使用智能卡来生成和拆分密钥。在内部生成密钥，然后使用对称 AES 密钥加密密钥，拆分 AES 密钥并将包装的 RSA 密钥和（2 个剩余的）密钥部分从智能卡中传输出来。 Usually XOR is used 而不是按字面拆分密钥。

Answer 3

编辑 如上所述，java.security.PrivateKey.destroy() 未在 Java 8 中实现，这是部署 RSA 算法时 Sun Java 运行时环境的严重安全漏洞。

基于 Doomny 58 的解决方案，我得到了一个实际运行的方法destroyPrivateRSAKey()，并进行了适当的内容销毁；任何错误都会映射到DestroyFailedException，因此当调用成功时，您可以确定私有 RSA 参数会被销毁。

/**
     * Destroy data of a BigInteger
     * 
     * @param destroyThis [in] BigIntegeer onject to destroy
     * @throws DestroyFailedException on any error
     */
    public static final void destroyBigInteger(java.math.BigInteger destroyThis) throws DestroyFailedException
    {
        if (destroyThis == null)
        {
            return;
        }
        try
        {
            // Retrieve buffer field 'mag', overwrite with 0-s and set to {0}
            java.lang.reflect.Field f = java.math.BigInteger.class.getDeclaredField("mag");
            f.setAccessible(true);
            int[] mag = (int[]) f.get(destroyThis);
            if (mag != null)
            {
                java.util.Arrays.fill(mag, 0);
            }
            f.set(destroyThis, new int[] { 0 });
            f.setAccessible(false);

            // set field signum = 0
            f = java.math.BigInteger.class.getDeclaredField("signum");
            f.setAccessible(true);
            f.setInt(destroyThis, 0);
            f.setAccessible(false);
        }
        catch (Throwable e)
        {
            e.printStackTrace();
            throw new DestroyFailedException();
        }
    }

    /**
     * Get BigInteger member of an object with spec'd accesor method
     * @param o [in] The object 
     * @param accessor [in] Name of the accessor method
     * @return The BigInteger
     * @throws DestroyFailedException on any error
     */
    private static BigInteger accessBIF(Object o, String accessor) throws DestroyFailedException
    {
        try
        {
            Class<?> cls = o.getClass();
            Method m = cls.getDeclaredMethod(accessor);
            m.setAccessible(true);
            BigInteger res = (BigInteger) m.invoke(o);
            m.setAccessible(false);
            return res;
        }
        catch (Throwable x)
        {
            x.printStackTrace();
            throw new DestroyFailedException();
        }
    }

    /**
     * Destroy BigInteger member
     * 
     * @param o        [in] Object with BigInteger
     * @param accessor [in] Member Accessor method
     * @throws DestroyFailedException
     */
    private static void destroyBIF(Object o, String accessor) throws DestroyFailedException
    {
        destroyBigInteger(accessBIF(o, accessor));
    }

    /**
     * Destroy Private RSA Key
     * 
     * @param key [in] A sun.security.rsa.RSAPrivateCrtKeyImpl
     * @throws DestroyFailedException
     */
    public static void destroyPrivateRSAKey(Object key) throws DestroyFailedException
    {
        destroyBIF(key, "getModulus");
        destroyBIF(key, "getPublicExponent");
        destroyBIF(key, "getPrivateExponent");
        destroyBIF(key, "getPrimeP");
        destroyBIF(key, "getPrimeQ");
        destroyBIF(key, "getPrimeExponentP");
        destroyBIF(key, "getPrimeExponentQ");
        destroyBIF(key, "getCrtCoefficient");
    }