在云存儲上疊加加密文件系統的4種方案分析詳解

目標很簡單。云存儲上很多文件都挺私人的，直接放著很嚇人。雖說云存儲采用各種方法來保證你的安全，但是世界上沒有絕對的安全。萬一密碼泄漏，或者更糟糕，云存儲泄漏。此時你的各種文件就在網絡上裸奔了。

最簡單的解決方法是什么？在底層存儲上套一層加密唄。不過由于是云存儲，所以基于塊設備的加密方案不能用，例如LUKS。否則你同步到云上的就是一個超級巨大的塊文件，然后每次修改，云存儲客戶端都要找到差別上傳。這太蛋疼了。正解是每個文件分別加密上傳。但即便如此，對于超大文件進行加密后依然會影響上傳效率，請提前考慮一下這個問題。

同時又要注意，云存儲用的加密文件系統和普通的加密文件系統還有點差別。很多加密文件系統的daemon會認為自己是唯一一個會訪問加密內容的進程，而云存儲可能隨時接收來自遠程的修改。所以這會造成一些問題。

備選方案

我對比了四種方案，EncFS，CryFS，GoCryptFS，eCryptFS。對比的方法是用這四種分別建立一個加密目錄，然后用不同的方法做寫入測試，看他的各種參數。順便說一句，如果你要看的話，其實看這份表格就好。我只是在自己的機器上復現了一下，順便了解一下各家特點。

測試語句：

timeddif=/dev/zeroof=testbs=1048576count=1024

timeddif=/dev/zeroof=testbs=1024count=1048576

timetarxflinux-4.13.12.tar.xz

其中，在裸盤上直接解壓內核源碼耗時7.568s，空間使用870M。

數據對比

+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+

||time1|size1|time2|size2|time3|size3|comment|

+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+

|EncFS|13.210s|1.1G|39.039s|1.1G|26.496s|894M||

+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+

|CryFS|9.327s|1.1G|21.230s|1.1G|42.918s|2.5G|刪除耗時2.804s|

+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+

|GoCryptFS|3.515s|1.1G|28.180s|1.1G|19.874s|918M||

+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+

|eCryptFS|3.132s|1.1G|10.218s|1.1G|9.448s|1.4G||

+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+

解讀

首先說怎么解讀。time1是連續寫入性能，time2是離散寫入性能，time3是小文件寫入性能，size3是大量小文件膨脹系統。size1和size2沒啥用。

下面先看性能。從性能上看，最優秀的是eCryptFS。這是理所當然，因為這是唯一一個內核態而且和內核整合的系統。GoCryptFS次之。EncFS要慢上好多。至于CryFS，一開始寫小文件就原型畢露了。何況這是唯一一個刪除大文件時間超過1s的，達到2.8s。你看我其他系統測試里都沒寫。

然后是膨脹率。EncFS膨脹2.75%，CryFS膨脹近三倍，GoCryptFS膨脹5.52%，eCryptFS膨脹65%。相比起來，EncFS膨脹率最小，GoCryptFS次之，CryFS最糟糕。

安全性

下面是同一個人出的三份審計報告：

encfs的審計報告

gocryptfs的審計報告

ecryptfs的審計報告

根據報告可以得到這么幾個意見：

EncFS有安全性隱患，目前未解決。主要隱患來自于文件塊加密模式上。如果攻擊者有機會獲得多份密文副本，那么就是不安全的。

GoCryptFS有一定安全問題，目前未解決。下面細說。

eCryptFS需要進一步審計，目前可視為安全。

綜敘

可能出乎大家意料，我首先排除了encfs和ecryptfs。encfs是因為有安全性隱患。ecryptfs是因為不便于使用和不兼容云存儲模式。ecryptfs在每次掛載時都需要獨立輸入所有參數，這樣使用起來比較不方便。更糟糕的是，ecryptfs并不支持同時有人訪問加密數據本身。這樣會造成競爭問題。對于一個內核級的東西來說，這有極大的危險性。同時，這貨的膨脹率有點高。

然后在CryFS和GoCryptFS里，我選擇GoCryptFS。雖然CryFS是唯一一個明確聲明自己兼容云存儲的，但是其膨脹率實在太高了。雖然是云存儲，但是畢竟要考慮性價比的。

那么GoCryptFS的安全問題是什么呢？主要隱患來自和云存儲混用時，攻擊者雖然對文件內容一無所知，但是可以修改文件內容。例如將其他加密文件復制過來，或者將部分內容嫁接過來。審計報告里提供了一系列的POC來說明這一風險。這一風險對于特定情況的用戶來說是非常危險的，例如在加密區域存儲多個可信身份/帳號身份文件的人。

很幸運，我對這方面沒要求。GoCryptFS的膨脹率不大，僅高于EncFS，完全可以接受。性能也不錯，僅次于eCryptFS。使用非常方便，同時還能提供過得去的安全特性。因此綜合上面所有情況，我選擇GoCryptFS作為云存儲上疊加的加密文件系統。