electron 数据安全存储-防篡改防复制

Electron 数据安全存储分层架构设计：加密、签名、防篡改、防复制

背景

在当今数字化时代，应用数据安全已成为企业和用户最关心的核心问题。为了确保electron应用的数据安全，我设计了一套数据安全存储方案，并通过适配器、工厂模式封装了核心功能，旨在保护用户数据不被篡改和复制，为桌面应用提供了数据保护能力。

功能特性

• 解耦设计：安全层和数据存储层分离
• 适配器模式：可插拔任何存储后端
• 可单独开关加密、签名、机器绑定
• 兼容electron-store：无缝迁移
• 易于拓展

文件结构

├── adapters                          // 存储适配器
│   ├── baseAdapter.ts
│   └── electronStoreAdapter.ts
│   └── fileStorageAdapter.ts
├── security                          // 安全层
│   ├── machineFingerprint.ts
│   ├── securityMiddleware.ts
├── index.ts                          // 入口文件
└── secureStore.ts                    // 安全存储类

Electron 数据安全存储分层架构设计（防篡改/复制）

electron-store-security

数据流转

// 应用层 -> 内存明文
store.set('key', {
    key: 'value',
    user: 'username',
})

// 安全层 -> 内存密文
securityMiddleware 处理指纹、时间戳、签名、加密

const wrapped = {
    data: {},
    fingerprint: 'xxxx',
    timestamp: Date.now()
}

将wrapped数据序列化为字符串，作为payload进行加密，得到密文，再补充签名

// 存储层 -> 磁盘文件
adapter.set()


// 最终落盘数据格式，license为存储key
{
    "license": {
        "payload": "xxxxxxxx",
        "signature": "yyyyyyyy",
    }
}

关于用户是否能解密payload？

攻击难度分析：加密算法是AES-256-GCM，密钥长度256位（32字节），暴力破解需要2^256次尝试，
假设每秒尝试10^{18次，需要2}256 / 10^18秒，结论是暴力破解在物理上不可能。

存储密钥的位置是关键弱点

• 1、硬编码在应用程序中，风险较高。asar解包后直接看到。
• 2、密钥从机器信息派生，风险中，解密需要逆向分析
• 3、存储在native模块+混淆。风险低，解密需要专业逆向工程，需要专业技能。
• 4、存储存储在服务器，风险极低，解密极难。

手动修改文件场景

• 修改payload内容，会被检测到，提示签名无效（✅ 已验证）。
• 修改签名signature，payload有效，会被检测到，提示签名无效（✅ 已验证）。
• 删除整个配置文件内容，会被检测到，重新初始化空对象/默认值（✅ 已验证）。
• 删除整个配置文件，会被检测到，重新创建配置文件，包含默认值（✅ 已验证）。
• 从其他电脑机器复制配置文件，会被检测到，提示机器指纹验证失败（✅ 已验证）。