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tird & tirdFS

tird /tɪrd/ (“this is random data” 的缩写) 是一种文件加密工具，它最小化元数据并隐藏加密数据。

使用 tird，你可以：

1. 创建填充随机数据的文件，用作容器或密钥文件。
2. 用随机数据覆写块设备和常规文件的内容，以准备容器或销毁残留数据。
3. 使用密钥文件和口令加密文件内容及注释。加密数据格式（cryptoblob）是一个填充均匀随机数据块（PURB）：它看起来像随机数据，且大小具有随机性。这减少了来自文件格式和长度的元数据泄露，并允许将 cryptoblob 隐藏在随机数据中。
4. 在容器文件和块设备内创建隐写（隐藏、不可检测）的用户驱动文件系统（tirdFS）。与 VeraCrypt 和 Shufflecake 不同，tirdFS 容器不包含头部；用户指定容器内数据的位置，并负责保持这些位置相互分离。文件或块设备中任何看起来随机的区域都可以用作容器。
5. 使用时间锁加密防止快速访问解密后的数据。

tird 提供内置的可否认性，即使在容器外部存储加密文件时也是如此。它还帮助抵御胁迫下的密钥泄露攻击（橡胶软管密码分析、xkcd 538）。

[!WARNING] 在使用 tird 之前，请阅读“警告”一节。安全性不仅取决于工具，还取决于你的行为：安全的密钥存储、在安全环境中操作，以及避免使用真实数据进入调试模式。

格式稳定化和正式规范计划在 v1.0.0 中实现。

目标

1. 文件保护： 确保对单个文件的保护，包括：
   • 使用经过认证的对称加密确保机密性和完整性。
   • 最小化元数据泄露，包括隐藏加密数据的存在。
   • 防止或抵御胁迫攻击。
2. 稳定格式： 为长期存储维护稳定的加密数据格式，不追求密码敏捷性。
3. 简洁性： 优先考虑简洁性，避免功能膨胀；拒绝实现与主要安全目标无直接关系的功能。

功能

• PURB 格式加密数据块： 大小随机且内容均匀随机；元数据受限（仅泄露总大小——无头部、类型或明文线索）。
• 填充并加密的注释： 不包含任何关于内容的明文线索。
• 隐藏数据嵌入（可选）： 将 cryptoblob 隐藏在随机/加密容器中，以实现可否认性。
• 时间锁加密（可选）： 基于 PoW 的慢速离线密钥派生，以延迟解密（反胁迫）。
• 健壮的身份验证加密： 完全承诺、量子安全的 ChaCha20-BLAKE2b AEAD。
• 强密钥拉伸： Argon2id（libsodium “sensitive” 配置文件）—— 1 GiB 内存、1 车道、4 次遍历（默认且最低）。
• 任意密钥材料： 从口令、文件、块设备或目录派生密钥——顺序无关紧要。
• 基于提示符的 CLI： 直观且交互式，无需记忆参数。
• [TODO] 稳定、有文档的格式： 计划用于长期归档和互操作性。

用法

你无需记住命令行选项即可使用 tird。该工具采用基于提示符的 CLI：只需启动它，选择一个菜单选项，然后回答随后出现的问题即可。``` $ tird

                   MENU
———————————————————————————————————————————
0. Exit              1. Info & Warnings
2. Encrypt           3. Decrypt
4. Embed             5. Extract
6. Encrypt & Embed   7. Extract & Decrypt
8. Create w/ Random  9. Overwrite w/ Random
———————————————————————————————————————————

A0. SELECT AN OPTION [0-9]:

## 输入选项

共有 4 组输入选项：A (动作), D (数据), K (密钥), P (继续)。为便于描述，对它们进行了编号。```
+——————————————————————+————————————————————————+
| A0. SELECT AN OPTION | A. Select an action    |
+——————————————————————+————————————————————————+
| D1. INPUT FILE PATH  |                        |
| D2. COMMENTS         | D. Enter data,         |
| D3. OUTPUT FILE PATH |    data location,      |
| D4. OUTPUT FILE SIZE |    data size           |
| D5. START POSITION   |                        |
| D6. END POSITION     |                        |
+——————————————————————+————————————————————————+
| K1. KEYFILE PATH     | K. Enter values        |
| K2. PASSPHRASE       |    related to          |
| K3. TIME COST        |    key derivation      |
+——————————————————————+————————————————————————+
| P0. PROCEED?         | P. Confirm to continue |
+——————————————————————+————————————————————————+

A detailed description of these options with examples can be found here.

载荷

在创建 cryptoblob 期间将被加密的载荷由以下部分组成：

• 单个文件的内容（可选）： 普通文件或块设备（整个磁盘/分区）。如果省略，则加密一个空文件载荷。
• 注释（可选）： 任意 UTF‑8 字符串，最大 1 KiB。默认情况下，使用输入文件名。解密后会显示解密后的注释。

在 UI 中指定载荷的方式如下：``` D1. FILE TO ENCRYPT (OPT): files.zip I: path: 'files.zip'; size: 2,824,230,648 B (2.6 GiB) D2. COMMENTS (DEFAULT='files.zip'): The X-Files, zip (секретные материалы) I: comments will be shown as ['The X-Files, zip (секретные материалы)']

## 输入密钥材料

`tird` 提供使用密钥文件内容和口令来派生一次性密钥的选项。

- **密钥文件（可选）：** 零个、一个或多个密钥文件路径；输入顺序无关紧要。密钥文件路径可以是：
  - 一个<ins>常规文件</ins>。密钥文件的内容将被哈希，其摘要将用于进一步的密钥拉伸和密钥派生。
  - 一个<ins>块设备</ins>。与常规密钥文件处理方式相同：内容将被哈希。
  - 一个<ins>目录</ins>。目录中的所有文件将被哈希并用作密钥文件。
- **口令（可选）：** 经过 Unicode [规范化](https://www.unicode.org/reports/tr15/)（格式 C）后最多 2048 字节；可以省略。

在用户界面中指定 IKM 的方式如下：```
K1. KEYFILE PATH (OPT): key 
    I: path: 'key'; size: 32 B
    I: reading and hashing contents of 'key'
    I: keyfile accepted
K1. KEYFILE PATH (OPT): 
K2. PASSPHRASE (OPT): 
K2. CONFIRM PASSPHRASE: 
    I: passphrase accepted

加密数据格式

• PURB 格式：
  • 数据看起来是随机的，且不包含任何可识别的头部；在缺少相应密钥的情况下，无法将其与随机数据区分开来。这一特性使得加密数据块可以隐藏在其他随机数据之中。
  • 随机化大小：填充长度在未填充加密数据块大小的 0% 到 25% 之间均匀随机选取（相当于最终加密数据块大小的最高 20%）。
• 注释在加密前会被填充（或截断）到固定的 1 KiB 大小，从而完全隐藏其原始长度。
• 双侧应用盐：覆盖加密数据块的起始或结尾部分（或存储不完整的加密数据块）将使成功解密变得不可能。

 显示加密数据块方案

``` +————————————————————————————————————————————————————————+ | CSPRNG output: | | Salt for key stretching used with Argon2 (16 B) | +————————————————————————————————————————————————————————+ | ChaCha20 output: | | Encrypted pad_ikm (8 B) | +————————————————————————————————————————————————————————+ | CSPRNG/BLAKE2 output: | | Randomized padding (0-25% of the unpadded size) | | + MAC tag (32 B) | +————————————————————————————————————————————————————————+ | ChaCha20/BLAKE2 output: | | Encrypted payload file contents + MAC tags (0+ B) | +————————————————————————————————————————————————————————+ | ChaCha20/BLAKE2 output: | | Encrypted padded comments (1 KiB) + MAC tag (32 B) | +————————————————————————————————————————————————————————+ | CSPRNG output: | | Salt for pre‑hashing IKM used with BLAKE2 (16 B) | +————————————————————————————————————————————————————————+ ```

有关更多详细信息，请参阅规范。

低可观测性与元数据最小化

虽然加密消息的内容受到保护，但其大小、来源、目的地……却没有。数据被隐藏，元数据却被展示。有时，你的敌人仅凭这些就能揭开你的秘密。

— Loup Vaillant

我们基于元数据杀人。

— Michael Hayden

对比

• PURB 格式：
  • 加密文件看起来像随机数据。
  • 加密文件的大小是随机化的：不暴露有效载荷大小。
• 注释是恒定填充的，不暴露其大小或存在。
• 无法证明输入的密钥是错误的。
• 基于提示的 CLI：不会通过 shell 历史泄露已使用的选项。
• 输出文件路径由用户定义，默认与输入文件路径无关。
• 可选：将加密数据隐藏在容器中。

tirdFS — 用户驱动的隐写文件系统