Secure Data Storage and Encrypted Communication

Back to IF3210 Pengembangan Aplikasi Piranti Bergerak

Secure Data Storage and Encrypted Communication

Questions/Cues

• Apa saja pilihan penyimpanan data di Android dan mana yang paling aman untuk data sensitif?
• Bagaimana Android mengimplementasikan full filesystem encryption sejak versi 3.0?
• Mengapa KeyStore penting dan kapan harus digunakan?
• Algoritma enkripsi apa saja yang direkomendasikan dan mana yang harus dihindari?
• Bagaimana memastikan komunikasi jaringan aman di aplikasi Android?

Reference Points

• IF3210 Pengembangan Aplikasi Piranti Bergerak (Slides 44-50)

Pilihan Penyimpanan Data di Android

Android menyediakan beberapa mekanisme penyimpanan data, masing-masing dengan karakteristik keamanan yang berbeda:

• App-specific storage (internal storage): Direktori privat di /data/data/<package>, hanya bisa diakses oleh aplikasi itu sendiri. Ini adalah pilihan paling aman untuk data sensitif.
• Shared storage: Area penyimpanan yang dapat diakses antar aplikasi (Downloads, Pictures, dll). Tidak cocok untuk data sensitif karena dapat dibaca aplikasi lain dengan permission yang sesuai.
• Shared preferences: Penyimpanan key-value untuk data konfigurasi ringan. Disimpan sebagai XML di internal storage, namun tidak dienkripsi secara default — gunakan EncryptedSharedPreferences untuk data sensitif.
• Database (Room/SQLite): Penyimpanan terstruktur di internal storage. Seperti shared preferences, database tidak dienkripsi secara default.
• Encrypted files dengan KeyStore: File yang dienkripsi menggunakan kunci yang disimpan di Android KeyStore — pilihan terbaik untuk data sensitif yang perlu persisted.
• Content providers: Abstraksi berbagi data antar aplikasi dengan kontrol permission yang eksplisit.

Best practices penyimpanan data:

• Gunakan encrypted filesystem dan manfaatkan enkripsi bawaan Android
• Minimalkan pengumpulan data sensitif — jangan simpan apa yang tidak perlu
• Simpan data sensitif di app-specific internal storage, bukan external
• Batasi scope direktori saat mengakses external storage (gunakan getExternalFilesDir())
• Periksa integritas data sebelum digunakan
• Hanya cache data non-sensitif — jangan cache token, password, atau PII

Enkripsi Filesystem Android

Sejak Android 3.0 (Honeycomb), Android mendukung full filesystem encryption (FDE). Enkripsi ini menggunakan standar kriptografi yang kuat:

• AES 256-bit untuk enkripsi data komersial (simetris)
• Elliptic Curve (EC) 224 atau 256-bit untuk operasi kunci publik
• Block cipher modes yang didukung: CBC (Cipher Block Chaining), CTR (Counter), GCM (Galois/Counter Mode)
• Penting: Hindari penggunaan ulang IV (Initialization Vector) atau counter di mode CTR, karena ini dapat membatalkan jaminan kerahasiaan

Sejak Android 7.0, Android memperkenalkan File-Based Encryption (FBE) yang lebih granular — memungkinkan file berbeda dienkripsi dengan kunci berbeda, sehingga beberapa data (seperti alarm) dapat diakses sebelum unlock perangkat.

Manajemen Kunci dengan KeyStore

Android KeyStore adalah sistem yang memungkinkan penyimpanan kunci kriptografi dengan aman, di mana kunci tidak pernah meninggalkan perangkat dalam bentuk plaintext:

• Gunakan SecureRandom sebagai PRNG (Pseudo-Random Number Generator) yang aman — jangan gunakan java.util.Random
• Gunakan KeyGenerator untuk menghasilkan kunci simetris yang langsung disimpan di KeyStore
• Simpan semua kunci kriptografi di KeyStore — jangan hardcode kunci di kode sumber atau simpan di shared preferences
• KeyStore mendukung attestation untuk memverifikasi bahwa kunci dibuat dan disimpan di hardware yang aman (TEE atau Secure Element)

Password protection: Password pengguna digunakan untuk melindungi encryption key di full filesystem encryption. Untuk data sensitif dalam aplikasi, terapkan credential prompt sebelum data dapat diakses — ini memastikan bahkan jika perangkat dicuri, data tetap terlindungi selama password tidak diketahui.

Komunikasi Jaringan yang Aman

Keamanan data tidak berhenti di penyimpanan — data yang dikirim lewat jaringan juga harus dilindungi:

• Gunakan HTTPS, bukan HTTP untuk semua komunikasi dengan server — HTTPS mengenkripsi data in-transit menggunakan TLS
• Jangan percaya data HTTP: Data yang diterima melalui HTTP dapat dimodifikasi di tengah jalan (Man-in-the-Middle), sehingga tidak boleh dipercaya tanpa validasi tambahan
• Validasi input WebView: Konten yang dimuat di WebView harus divalidasi untuk mencegah XSS dan injeksi script berbahaya
• Gunakan implicit intents untuk komunikasi antar komponen yang tidak perlu menargetkan komponen spesifik — ini mengurangi risiko intent hijacking
• Non-exported content providers: Content Provider yang tidak perlu dibagi ke aplikasi lain harus diset android:exported="false" di manifest
• Implementasikan Certificate Pinning untuk aplikasi kritis agar tidak bisa diserang meskipun CA root dikompromikan

Summary

Keamanan data di Android mencakup dua aspek: penyimpanan dan transmisi. Untuk penyimpanan, data sensitif harus disimpan di app-specific internal storage atau dienkripsi menggunakan kunci dari Android KeyStore; hindari menyimpan data sensitif di external storage atau cache. Android mendukung full filesystem encryption (AES-256) sejak versi 3.0, dengan File-Based Encryption yang lebih granular sejak Android 7.0. Untuk kriptografi: gunakan SecureRandom untuk PRNG dan hindari penggunaan ulang IV di mode CTR. Untuk komunikasi jaringan, selalu gunakan HTTPS, validasi input WebView, gunakan implicit intents, dan set content providers sebagai non-exported jika tidak perlu dibagikan.

Additional Information

EncryptedSharedPreferences dan EncryptedFile

Library AndroidX Security (Jetpack) menyediakan EncryptedSharedPreferences dan EncryptedFile yang mengabstraksikan kompleksitas enkripsi menggunakan Tink library dari Google. Ini adalah cara termudah untuk mengenkripsi data ringan:

val masterKey = MasterKey.Builder(context)
    .setKeyScheme(MasterKey.KeyScheme.AES256_GCM)
    .build()
 
val sharedPreferences = EncryptedSharedPreferences.create(
    context,
    "secret_shared_prefs",
    masterKey,
    EncryptedSharedPreferences.PrefKeyEncryptionScheme.AES256_SIV,
    EncryptedSharedPreferences.PrefValueEncryptionScheme.AES256_GCM
)

Network Security Configuration

Android 7.0+ memperkenalkan Network Security Configuration yang memungkinkan konfigurasi keamanan jaringan melalui file XML tanpa mengubah kode:

<!-- res/xml/network_security_config.xml -->
<network-security-config>
    <domain-config cleartextTrafficPermitted="false">
        <domain includeSubdomains="true">example.com</domain>
        <pin-set>
            <pin digest="SHA-256">base64encodedpin==</pin>
        </pin-set>
    </domain-config>
</network-security-config>

Bahaya Logging Data Sensitif

Salah satu kesalahan umum adalah mencetak data sensitif (token, password, PII) ke Logcat menggunakan Log.d(). Di production build, pastikan semua logging sensitif dinonaktifkan menggunakan BuildConfig flags atau library logging yang mendukung level control.

Proyek Eksplorasi Mandiri

1. Implementasikan penyimpanan token autentikasi menggunakan EncryptedSharedPreferences di aplikasi Android Anda
2. Konfigurasi Network Security Configuration untuk memblokir cleartext traffic dan mengaktifkan certificate pinning
3. Gunakan adb shell run-as <package> di debug build untuk menjelajahi isi internal storage aplikasi dan verifikasi bahwa file sensitif terenkripsi

Bacaan Lanjutan

• Dokumentasi Resmi Android: “Data and file storage overview”
• Dokumentasi AndroidX Security: “Work with data more securely”
• Google Tink cryptography library documentation
• OWASP Mobile Testing Guide: “Testing Data Storage on Android”