🔒 Monica Android 本地存储与加密技术文档
零知识保护原则 (Zero-Knowledge Architecture)
Monica Android 采用多层全盘/字段级级联加密架构，确保用户的敏感资产（如密码、信用卡号、2FA 密钥、私密笔记等）在本地持久化与 WebDAV 备份过程中的绝对安全。系统核心遵循零知识保护原则：即使设备丢失或数据库文件被提取，攻击者在没有用户主密码的情况下，也绝对无法逆向出任何明文数据。
1. 本地数据存储
Monica 拒绝采用明文 SQLite 或不可靠的 KV 存储，而是拥抱 Google 官方推荐的 Modern Android Development (MAD) 架构进行结构化数据管理：
- 核心持久层：基于
Room Persistence Library(高级 SQLite 抽象层) 实现高内聚的数据访问对象 (DAO)。 - 物理物理文件：存储在沙盒内部的
password_database.db及其 WAL 日志文件中。 - 物理隔离边界 隔离：数据严密封锁在 Android 应用私有安全目录 (
/data/data/takagi.ru.monica/databases/)。在未解锁的非 Root 设备上，外部任何恶意进程均无权也无法越界访问。
2. 核心加密技术架构
2.1 算法选型：AES-256-GCM
Monica 的核心加密引擎采用 AES-256-GCM (Advanced Encryption Standard with Galois/Counter Mode) 工业级对称加密算法。
为什么选择 GCM 模式？
传统的 CBC 等模式只能提供保密性，容易遭受比特翻转（Bit-flipping）等篡改攻击。而 GCM 是一种 AEAD (Authenticated Encryption with Associated Data) 模式：
- 认证加密：在加密数据的同时，生成一个 16 字节的认证标签（Authentication Tag）。
- 完整性校验：解密时系统会自动比对标签，任何对密文或 IV 的微小篡改都会导致解密直接熔断失败，从而彻底防御篡改和中间人注入。
2.2 敏感数据流水线 (SecurityManager)
对于 Room 数据库中 PasswordEntry 表的敏感字段（如密码、密保答案等），Monica 在存取时会实时触发以下生命周期：
[明文数据] ➔ 加上 12B 随机 IV ➔ [AES-256-GCM 引擎] ➔ 拼装 (IV + CipherText) ➔ Base64 编码 ➔ 写入 DB- 落盘前加密：调用
SecurityManager拦截明文字符串，动态生成一个 12 字节的高熵随机 IV (初始化向量)。 - 混合存储结构：数据最终以
Base64(IV + CipherText)的复合字符串形式安全存入 SQLite 单元格中。 - 读取时解密：从 Room 取出字符串 ➔ 自动进行 Base64 解碼 ➔ 切割出前 12 字节 IV 与后置密文 ➔ 联动硬件密钥还原明文。
3. 主密码派生与硬件级密钥托管
3.1 主密码高强度派生 (PBKDF2)
为了防止彩虹表撞库与离线暴力破解，用户输入的 App 主密码绝不落地、绝不存储哈希值，而是作为动态密钥派生的最高源头：
- 核心算法：
PBKDF2WithHmacSHA256(Password-Based Key Derivation Function 2)。 - 迭代参数 高防爆：配置高额的
100,000次密码学哈希迭代，使攻击者的离线暴破算力成本呈指数级上升。 - 动态盐值 (Salt)：每个设备在初始化时随机生成 16 字节的安全盐值，确保即使两个用户主密码相同，派生出的底层根密钥也完全独立。
3.2 硬件安全区防线 (Android KeyStore)
派生出的工作密钥与敏感配置，均由 Android Jetpack 安全组件（EncryptedSharedPreferences 与 MasterKey）强力守护：
IMPORTANT
硬件隔离 TEE / SE 核心 Master Key 的生成与加解密运算均在 Android 硬件安全芯片（TEE 可信执行环境 或 SE 安全元件）中内网闭环运行。这意味着即使 Android 系统被攻破或被恶意 Root，密钥也无法从物理硬件中被剥离提取。
TIP
生物特征授权（BiometricPrompt） 支持联动指纹或 3D 结构光面部识别。生物核验成功后，由硬件安全区限时授权释放工作密钥，无需频繁暴露长串主密码，兼顾极致便利。
4. 远端备份加密规范 (WebDAV)
当触发自动或手动的云端 WebDAV 异步备份任务时，Monica 的 AutoBackupWorker 会拉起独立的远端安全沙盒：
[沙盒核心 JSON 簇]
⬇
[打包为标准二进制 ZIP 流]
⬇
[提取用户设置的备份密码] ➔ [PBKDF2 100k 迭代派生密钥]
⬇
[AES-256-GCM 强力注入加密]
⬇
[附加魔法字节头 MONICA_ENC_V1] ➔ 生成独立的 .enc.zip ➔ WebDAV 上传- 抗重放与去关联：每次生成的备份包都会重新生成高熵 Salt 和全新 IV。即使多次备份的数据完全一致，在云端生成的
.enc.zip文件二进制结构也天差地别，防范云端服务商通过文件大小与特征进行隐私逆向。
5. 安全矩阵总结
| 安全维度 | 采用技术选型 | 防御的攻击类型 |
|---|---|---|
| 本地数据持久化 | AES-256-GCM (256-bit) | 拖库攻击、物理翻转篡改攻击、中间人旁路注入 |
| 主密码防暴破 | PBKDF2 + HMAC-SHA256 (100,000次迭代) | 离线暴力破解、彩虹表碰撞、字典攻击 |
| 运行时密钥保护 | Android KeyStore (TEE/SE 保护) | 内存截取攻击、Root 权限文件越界窃取、物理拆机提取 |
| 云端数据流转 | MONICA_ENC_V1 二进制二进制流强加密 | 坚果云/Nextcloud 等云端基础设施被黑、备份链路监听 |