在云存储上叠加加密文件系统的4种方案分析详解
目标很简单。云存储上很多文件都挺私人的，直接放着很吓人。虽说云存储采用各种方法来保证你的安全，但是世界上没有绝对的安全。万一密码泄漏，或者更糟糕，云存储泄漏。此时你的各种文件就在网络上裸奔了。
最简单的解决方法是什么？在底层存储上套一层加密呗。不过由于是云存储，所以基于块设备的加密方案不能用，例如luks。否则你同步到云上的就是一个超级巨大的块文件，然后每次修改，云存储客户端都要找到差别上传。这太蛋疼了。正解是每个文件分别加密上传。但即便如此，对于超大文件进行加密后依然会影响上传效率，请提前考虑一下这个问题。
同时又要注意，云存储用的加密文件系统和普通的加密文件系统还有点差别。很多加密文件系统的daemon会认为自己是唯一一个会访问加密内容的进程，而云存储可能随时接收来自远程的修改。所以这会造成一些问题。
备选方案
我对比了四种方案，encfs，cryfs，gocryptfs，ecryptfs。对比的方法是用这四种分别建立一个加密目录，然后用不同的方法做写入测试，看他的各种参数。顺便说一句，如果你要看的话，其实看这份表格就好。我只是在自己的机器上复现了一下，顺便了解一下各家特点。
测试语句：
timeddif=/dev/zeroof=testbs=1048576count=1024
timeddif=/dev/zeroof=testbs=1024count=1048576
timetarxflinux-4.13.12.tar.xz
其中，在裸盘上直接解压内核源码耗时7.568s，空间使用870m。
数据对比
+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+
||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|删除耗时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||
+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+
解读
首先说怎么解读。time1是连续写入性能，time2是离散写入性能，time3是小文件写入性能，size3是大量小文件膨胀系统。size1和size2没啥用。
下面先看性能。从性能上看，最优秀的是ecryptfs。这是理所当然，因为这是唯一一个内核态而且和内核整合的系统。gocryptfs次之。encfs要慢上好多。至于cryfs，一开始写小文件就原型毕露了。何况这是唯一一个删除大文件时间超过1s的，达到2.8s。你看我其他系统测试里都没写。
然后是膨胀率。encfs膨胀2.75%，cryfs膨胀近三倍，gocryptfs膨胀5.52%，ecryptfs膨胀65%。相比起来，encfs膨胀率最小，gocryptfs次之，cryfs最糟糕。
安全性
下面是同一个人出的三份审计报告：
encfs的审计报告
gocryptfs的审计报告
ecryptfs的审计报告
根据报告可以得到这么几个意见：
encfs有安全性隐患，目前未解决。主要隐患来自于文件块加密模式上。如果攻击者有机会获得多份密文副本，那么就是不安全的。
gocryptfs有一定安全问题，目前未解决。下面细说。
ecryptfs需要进一步审计，目前可视为安全。
综叙
可能出乎大家意料，我首先排除了encfs和ecryptfs。encfs是因为有安全性隐患。ecryptfs是因为不便于使用和不兼容云存储模式。ecryptfs在每次挂载时都需要独立输入所有参数，这样使用起来比较不方便。更糟糕的是，ecryptfs并不支持同时有人访问加密数据本身。这样会造成竞争问题。对于一个内核级的东西来说，这有极大的危险性。同时，这货的膨胀率有点高。
然后在cryfs和gocryptfs里，我选择gocryptfs。虽然cryfs是唯一一个明确声明自己兼容云存储的，但是其膨胀率实在太高了。虽然是云存储，但是毕竟要考虑性价比的。
那么gocryptfs的安全问题是什么呢？主要隐患来自和云存储混用时，攻击者虽然对文件内容一无所知，但是可以修改文件内容。例如将其他加密文件复制过来，或者将部分内容嫁接过来。审计报告里提供了一系列的poc来说明这一风险。这一风险对于特定情况的用户来说是非常危险的，例如在加密区域存储多个可信身份/帐号身份文件的人。
很幸运，我对这方面没要求。gocryptfs的膨胀率不大，仅高于encfs，完全可以接受。性能也不错，仅次于ecryptfs。使用非常方便，同时还能提供过得去的安全特性。因此综合上面所有情况，我选择gocryptfs作为云存储上叠加的加密文件系统。
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同时又要注意，云存储用的加密文件系统和普通的加密文件系统还有点差别。很多加密文件系统的daemon会认为自己是唯一一个会访问加密内容的进程，而云存储可能随时接收来自远程的修改。所以这会造成一些问题。
备选方案
我对比了四种方案，encfs，cryfs，gocryptfs，ecryptfs。对比的方法是用这四种分别建立一个加密目录，然后用不同的方法做写入测试，看他的各种参数。顺便说一句，如果你要看的话，其实看这份表格就好。我只是在自己的机器上复现了一下，顺便了解一下各家特点。
测试语句：
timeddif=/dev/zeroof=testbs=1048576count=1024
timeddif=/dev/zeroof=testbs=1024count=1048576
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数据对比
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||time1|size1|time2|size2|time3|size3|comment|
+---------+-------+-----+-------+-----+-------+-----+--------------+
|encfs|13.210s|1.1g|39.039s|1.1g|26.496s|894m||
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|cryfs|9.327s|1.1g|21.230s|1.1g|42.918s|2.5g|删除耗时2.804s|
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|gocryptfs|3.515s|1.1g|28.180s|1.1g|19.874s|918m||
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|ecryptfs|3.132s|1.1g|10.218s|1.1g|9.448s|1.4g||
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解读
首先说怎么解读。time1是连续写入性能，time2是离散写入性能，time3是小文件写入性能，size3是大量小文件膨胀系统。size1和size2没啥用。
下面先看性能。从性能上看，最优秀的是ecryptfs。这是理所当然，因为这是唯一一个内核态而且和内核整合的系统。gocryptfs次之。encfs要慢上好多。至于cryfs，一开始写小文件就原型毕露了。何况这是唯一一个删除大文件时间超过1s的，达到2.8s。你看我其他系统测试里都没写。
然后是膨胀率。encfs膨胀2.75%，cryfs膨胀近三倍，gocryptfs膨胀5.52%，ecryptfs膨胀65%。相比起来，encfs膨胀率最小，gocryptfs次之，cryfs最糟糕。
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