Mobil tətbiqlərdə şifrləmə — əsaslar, alqoritmlər və iş prinsipi

Mobil tətbiqlərdə şifrələmə nədir?

Şifrələmə mobil tətbiqlər kontekstində — bu, cihazda saxlanılan (data at rest) və şəbəkə ilə ötürülən (data in transit) məlumatların qorunması üçün kriptoqrafik alqoritmlərin tətbiqidir. Cihaz səviyyəsində yerli yaddaş şifrələnir: fayllar, verilənlər bazaları, SharedPreferences və keş. Şəbəkə səviyyəsində tətbiq və server arasında trafik TLS/HTTPS protokolları vasitəsilə şifrələnir. Son məqsəd — hətta cihaza fiziki çıxış və ya trafikin ələ keçirilməsi halında belə, hücumçunun kriptoqrafik açar olmadan qorunan məlumatları oxuya bilməyəcəyinə zəmanət verməkdir.

Mobil tətbiqlərdə şifrələmə nəyə lazımdır

Mobil cihazlar məlumat itkisinə qarşı xüsusilə həssasdır: telefonu asanlıqla itirmək, oğrulamaq və ya zərərli proqramla yoluxdurmaq olar. Ponemon Institute (2023) məlumatlarına görə, məlumat sızıntısından zərər çəkmiş şirkətlərin 42%-i hadisələri mobil cihazlarla əlaqələndirir. Şifrələmə olmadan hücumçu USB vasitəsilə cihaza qoşula, SQLite verilənlər bazasını çıxara və bütün saxlanılan məlumatları oxuya bilər. Şifrələmə bu problemi həll edir: hətta verilənlər bazası çıxarılsa belə, onun məzmunu şifrələnmiş qalır. Əlavə olaraq, ABŞ və Aİ-də şəxsi məlumatların şifrələnməsini tələb edən və pozuntulara görə illik dövriyyənin 4%-ə qədər cərimə nəzərdə tutan qanunlar (GDPR, CCPA) qüvvədədir. Şifrələmədən istifadə — bu, istifadəçi məlumatları ilə işləyən hər bir mobil tətbiq üçün təkcə texniki deyil, hüquqi zərurətdir.

Simmetrik və asimmetrik şifrələmə

Bütün şifrələmə alqoritmləri iki əsas növə bölünür: simmetrik (şifrələmə və şifrəni açma üçün bir açar) və asimmetrik (bir cüt açar — açıq və gizli). Növün seçimi istifadə ssenarisindən asılıdır: yerli məlumatların şifrələnməsi üçün sürətinə görə daha çox simmetrik alqoritmlər, açarların ötürülməsi və autentifikasiya üçün isə asimmetrik alqoritmlər tətbiq olunur.

Təcrübədə mobil tətbiqlərdə hibrid şifrələmə istifadə olunur: asimmetrik alqoritmlə (məs. ECDH) tərəflər sessiya açarını mübadilə edir, bütün sonrakı məlumatlar isə simmetrik alqoritmlə (AES və ya ChaCha20) şifrələnir. Bu yanaşma simmetrik şifrələmənin sürətini asimmetrik açar mübadiləsinin təhlükəsizliyi ilə birləşdirir. Bu üsul TLS 1.3, Signal Protocol və Apple iMessage-ın əsasındadır.

Əsas şifrələmə alqoritmləri

Müasir mobil inkişaf şifrələmə üçün bir neçə standartlaşdırılmış şifrələmə alqoritmindən istifadə edir, onların hər biri müəyyən tapşırıqlar üçün nəzərdə tutulub və öz tətbiq sahəsinə malikdir.

• AES (Advanced Encryption Standard) — 2001-ci ildə NIST tərəfindən sertifikatlaşdırılmış simmetrik blok şifri. 128, 192 və ya 256 bit açarlardan istifadə edir. Tövsiyə olunan rejim — GCM (Galois/Counter Mode), autentifikasiyalı şifrələmə təmin edir. AES-256 Android Keystore, iOS Keychain və bütün müasir TLS protokollarında istifadə olunur.
• ChaCha20-Poly1305 — Daniel Bernstein tərəfindən işlənmiş simmetrik axın şifri. AES-256 ilə eyni təhlükəsizliyi təmin edir, lakin AES aparat sürətləndirilməsi olmayan cihazlarda (büdcəli Android smartfonları üçün xarakterik) daha sürətli işləyir. ChaCha20 TLS 1.3-də AES-GCM-ə alternativ olaraq istifadə olunur və Signal Protocol-ə əsas şifrdir.
• RSA (Rivest-Shamir-Adleman) — açarların şifrələnməsi və rəqəmsal imzalar üçün istifadə olunan asimmetrik alqoritm. Minimum tövsiyə olunan açar ölçüsü — 2048 bit. RSA ECDH-dən yavaşdır, buna görə müasir mobil tətbiqlərdə elliptik əyri kriptoqrafiyası (ECC) ilə əvəz olunur.
• ECDH (Elliptic Curve Diffie-Hellman) — elliptik əyrilərə əsaslanan asimmetrik açar mübadiləsi protokolu. Perfect Forward Secrecy təmin edir və TLS 1.3-də standart olaraq istifadə olunur. Curve25519 (X25519) əyrisi mobil tətbiqlərdə ən çox yayılmışdır.

Şifrələmə istifadəçi məlumatlarını necə qoruyur

Şifrələmə məlumatları üç əsas ssenaridə qoruyur: cihaz itirildikdə (diskin və tətbiq konteynerlərinin şifrələnməsi), trafik ələ keçirildikdə (şəbəkə protokolları TLS/HTTPS) və serverdən sızıntı zamanı (ucdan-uca şifrələmə). Hər ssenari öz yanaşması və alətlərini tələb edir.

İstirahətdə və tranzitdə şifrələmə

Data at rest — cihazdakı məlumatlar — Android Keystore və iOS Keychain vasitəsilə şifrələnir. Android 7.0-dan başlayaraq fayl şifrələməsi (File-Based Encryption) istifadə olunur və tətbiqlər əlavə olaraq AndroidX Security kitabxanasından EncryptedSharedPreferences və EncryptedFile vasitəsilə məlumatlarını şifrələyə bilər. iOS-də bütün tətbiqlər standart olaraq Data Protection API ilə işləyir, bu da faylları cihaz koduna bağlı açarla fayl sistemində şifrələyir. Data in transit üçün məcburi Certificate Pinning ilə TLS 1.2/1.3 istifadə olunur.

Ucdan-uca şifrələmə (End-to-End)

Ucdan-uca şifrələmə (E2E) — məlumatların ən yüksək qorunma səviyyəsi, burada mesaj göndərənin cihazında şifrələnir və yalnız qəbul edənin cihazında şifrədən açılır. Məlumatların saxlanması və ötürülməsi serveri məzmuna çıxış əldə etmir — o, yalnız şifrələnmiş bloblar ilə işləyir. Mobil tətbiqlər üçün E2E-nin ən məşhur tətbiqi — Signal Protocol, ilkin açar mübadiləsi üçün X3DH (Extended Triple Diffie-Hellman) ilə birlikdə Double Ratchet Algorithm istifadə edir. Signal Protocol Perfect Forward Secrecy və future secrecy təmin edir: bir açarın kompromitasiyası əvvəlki və sonrakı mesajları açıqlamır. Carnegie Mellon Universitetinin tədqiqatına (2023) görə, mesajlaşma tətbiqlərində E2E-şifrələmə TLS-only şifrələmə ilə müqayisədə yazışma sızıntısı riskini 99,7% azaldır. E2E tətbiqi GDPR və HIPAA tələblərinə əsasən Health & Fitness və Finance kateqoriyalı tətbiqlər üçün məcburidir. Öz layihənizdə E2E tətbiqi üçün Signal Protocol (Java/Swift) və ya Olm (Matrix protocol) əsaslı kitabxanadan istifadə etmək tövsiyə olunur. E2E həlli seçərkən platforma uyğunluğunu qiymətləndirin: Signal Protocol asinxron göndərmə və açarların müştəri tərəfdə saxlanmasını tələb edir, bu da multi-device ssenarilərinin tətbiqini çətinləşdirir — belə hallarda otaq modeli ilə Matrix Protocol daha yaxşı seçim ola bilər.

val masterKey = MasterKey.Builder(context)
    .setKeyScheme(MasterKey.KeyScheme.AES256_GCM)
    .build()

val encryptedFile = EncryptedFile.Builder(
    context,
    File(context.filesDir, "secret.dat"),
    masterKey,
    EncryptedFile.FileEncryptionScheme.AES256_GCM_HKDF_4KB
).build()

encryptedFile.openFileOutput(applicationContext).use { outputStream ->
    outputStream.write("Həssas istifadəçi məlumatları".toByteArray(Charsets.UTF_8))
}