FBI為什么破解不了iPhone？

王杰夫

2015年12月2日上午10時(shí)59分，美國圣貝納迪諾市發(fā)生了一起槍擊案，目擊者稱，兇手有3人。4小時(shí)后，警察追蹤到兩名兇手并當(dāng)場(chǎng)擊斃，還發(fā)現(xiàn)了其中一名嫌犯的iPhone 5c。警方開始嘗試破解，因?yàn)槠渲锌赡芎信c潛在第三名嫌犯交流的信息。

接下來的故事，這幾周你很可能已經(jīng)頻繁聽到了：由于美國聯(lián)邦調(diào)查局（FBI）無法破解手機(jī)，向蘋果申請(qǐng)?jiān)?，但遭到了后者拒絕，因?yàn)榻怄i這部iPhone的同時(shí)會(huì)對(duì)其他所有用戶的隱私埋下隱患。

其實(shí)，這不是美國政府第一次要破解iPhone，據(jù)美國一名檢察官透露，蘋果自2008年起，曾70多次遵循法令提取用戶手中的iPhone里的信息。

而這種合作中止于蘋果2014年9月推出的新操作系統(tǒng)iOS 8。在此之后，蘋果表示，無法再從操作系統(tǒng)在iOS 8以上的iPhone手機(jī)中提取到任何信息。

蘋果的這種變化說明了它在iOS 7與iOS 8之間實(shí)現(xiàn)了安全性上的飛躍。其實(shí)，只要翻開蘋果每年的《iOS安全保護(hù)》白皮書就會(huì)發(fā)現(xiàn)，蘋果早在2009年推出iPhone 3GS時(shí)就已經(jīng)開始布局其加密系統(tǒng)，而本質(zhì)的改變發(fā)生于2013年推出iPhone 5s時(shí)。

作為蘋果首部擁有指紋辨識(shí)功能的手機(jī)，iPhone 5s對(duì)設(shè)備安全性提出了極高的要求。一方面，指紋具有生理上不可更改的特征，一旦遭竊取就是一輩子的麻煩；另一方面，指紋識(shí)別這種全新的人機(jī)交互方式直接關(guān)系到蘋果對(duì)智能手機(jī)未來的想象，這包括移動(dòng)支付（Apple Pay）、應(yīng)用場(chǎng)景切換、賬戶切換等。

因此，蘋果在iPhone 5s上構(gòu)建了以Secure Enclave（獨(dú)立安全區(qū)）為核心的全新安全架構(gòu)。它確保每位用戶設(shè)置的密碼都是這部iPhone唯一的“鑰匙”，其他人沒有辦法把鎖撬開，要想進(jìn)去只能夠配把一模一樣的“鑰匙”。

這個(gè)架構(gòu)的核心Secure Enclave本質(zhì)上是iPhone芯片內(nèi)的一個(gè)協(xié)處理器，在制造時(shí)就內(nèi)置了一個(gè)連蘋果也不知道的編碼（UID），當(dāng)新用戶啟用這臺(tái)iPhone時(shí)，Secure Enclave就會(huì)對(duì)輸入的密碼與這個(gè)UID采取256位AES（一種高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）加密計(jì)算，得出的密鑰再對(duì)整部iPhone內(nèi)的其他文件加密。

可以把Secure Enclave看做專屬于每部iPhone的一個(gè)密室，其他系統(tǒng)和應(yīng)用程序在工作前都需要到它的門口取得命令，將請(qǐng)求文件通過“門縫”塞進(jìn)去后，才能夠讓“密室”里的機(jī)器運(yùn)行起來。不一會(huì)兒，命令就會(huì)傳輸出來，但“密室”里面發(fā)生了什么，沒有任何系統(tǒng)或程序可以看到。

而iPhone 5s上的關(guān)鍵功能—指紋，在這里也扮演起了加強(qiáng)用戶密碼安全性的角色。當(dāng)用戶錄入指紋時(shí)，iPhone會(huì)對(duì)手指做一次88×88像素、500 ppi（每平方英寸所擁有的像素?cái)?shù)量）的光柵掃描，指紋圖像會(huì)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息保存在Secure Enclave中。雖然指紋識(shí)別沒有密碼權(quán)限那么高，但它在保證了一定安全性的前提下，能讓開啟程序的命令更快地傳輸回來。

其實(shí)，iPhone 5s里面的Secure Enclave并不算是新玩意，它的前身是ARM架構(gòu)芯片的一種叫做TrustZone的安全技術(shù)。

在2009年的iPhone 3GS上，蘋果就已經(jīng)采用具有這種技術(shù)的芯片，但卻沒有將其激活。直到在一年后推出的新操作系統(tǒng)iOS 4中，這種數(shù)據(jù)保護(hù)功能才首次啟用。然而當(dāng)時(shí)的安全架構(gòu)剛有雛形，俄羅斯的安全公司Elcomsoft沒多久就宣布破解了這種技術(shù)。

此后，蘋果的工程師用了6年時(shí)間，終于在TrustZone的基礎(chǔ)上開發(fā)出了Secure Enclave，讓iPhone 5s成為當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上最安全的智能手機(jī)。

不過，從實(shí)際操作上看，iPhone 5s還有兩點(diǎn)不足：首先，它的激活鎖功能并非默認(rèn)開啟，安全技術(shù)再高，如果用戶不去使用也無濟(jì)于事；另外，文件數(shù)據(jù)保護(hù)功能僅對(duì)自帶的郵件應(yīng)用默認(rèn)開啟，其他未保護(hù)的應(yīng)用數(shù)據(jù)還是可以用特殊手段提取出來的。

這兩點(diǎn)不足都在iOS 8中得到解決，對(duì)于默認(rèn)開啟激活鎖與全盤加密的iPhone手機(jī)，從理論上說，除了暴力破解，沒有任何方法能夠獲取其中的數(shù)據(jù)。

所謂暴力破解就是指利用計(jì)算機(jī)的速度優(yōu)勢(shì)，逐個(gè)推算密碼，直到找出正確的那一個(gè)為止。但蘋果為了防止暴力破解，也設(shè)下了多個(gè)限制，包括在每輸入兩次密碼間至少有80毫秒的間隔，同時(shí)提供給用戶10次密碼輸入錯(cuò)誤后將數(shù)據(jù)抹除的選項(xiàng)。

事實(shí)上，除了蘋果，很多技術(shù)公司最近幾年都在升級(jí)自己的加密技術(shù)。Google去年在其Chrome網(wǎng)頁瀏覽器上推出了自己的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)加密系統(tǒng)，用戶的信息在離開瀏覽器時(shí)將會(huì)被加密，然后由預(yù)定的接收方解密；Facebook去年年底也宣布要在其消息傳遞服務(wù)中采用一種更先進(jìn)的加密技術(shù)；IBM則開放了其大型主機(jī)的加密接口，讓用戶能夠使用自己的加密算法，無論是IBM或者任何外部機(jī)構(gòu)都無法讀取它們的信息。

2013年的斯諾登泄密事件是這些變化的一個(gè)重要導(dǎo)火索，數(shù)據(jù)計(jì)算成本不斷下降則提供了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)—本質(zhì)上，加密技術(shù)就是讓計(jì)算機(jī)算法將信息擾亂成無法讀取的形式，然后再將其還原。

現(xiàn)在還看不出蘋果與FBI這場(chǎng)對(duì)峙最終將如何收?qǐng)觯钚孪⑹?，美國政府已放出了“狠話”：不解鎖那部iPhone，就交出iOS源碼和更新包簽名密鑰。

盡管操作系統(tǒng)在iOS 8以上的iPhone連蘋果自己也無法破解密碼，但它還是可以利用硬件升級(jí)來解除對(duì)暴力破解的限制—這正是FBI想讓蘋果做，而蘋果不答應(yīng)的地方。

但作為這輩子都不太可能讓FBI來破解自己iPhone手機(jī)的普通人，你大可以放心—經(jīng)過蘋果這么多年的努力，只要設(shè)置一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的密碼，并輕易別將它說出去，你的iPhone還是很安全的。