Signal Desktop加密数据取证分析：基于Windows平台的解密方法与数字证据提取技术

推荐：针对Signal Desktop加密数据取证难题，研究人员开发了自动化Python脚本SignalForensics，通过两阶段解密流程（本地数据解密+法医证据分析），成功提取SQLCipher数据库、附件及头像等加密证据。该研究首次系统解析Electron safeStorage API加密机制，支持过期/删除消息恢复，为Windows环境下端到端加密(E2EE)应用的司法取证提供标准化方案。

　　

随着即时通讯应用隐私保护需求的激增，Signal等采用端到端加密(E2EE)的软件成为数字取证的新挑战。Signal Desktop作为跨平台客户端，其Windows版本采用SQLCipher加密本地数据库，并通过Electron的safeStorage API实现密钥保护，导致传统取证方法失效。更棘手的是，自2024年7月起Signal改用加密存储数据库密钥，使得早期研究中依赖明文密钥的方法完全失效。这种技术演进使得执法部门在调查涉及Signal的刑事案件时，面临无法提取关键通信证据的困境。

为破解这一难题，研究人员开展了一项针对Signal Desktop 7.32.0-7.40.1版本的取证研究。通过逆向工程分析，发现Signal采用三层加密架构：DPAPI保护的辅助密钥用于解密AES-256-GCM加密的SQLCipher主密钥，而主密钥则用于解密存储消息的数据库。附件则采用AES-256-CBC单独加密，密钥分散存储在消息JSON字段中。这种设计虽然提升了安全性，但通过系统化分析仍可构建完整的解密链条。

研究团队开发了自动化工具SignalForensics，支持三种取证模式：Windows环境自动解密（需原始系统）、辅助密钥输入模式（跨平台适用）和主密钥直接输入模式。该工具不仅能提取常规消息，还能恢复已删除内容、一次性查看媒体和24小时消失的故事消息。通过解析conversations表，可重建完整的社交图谱，包括群组变更记录、成员角色演变等关键信息。

关键技术包括：1）使用NirSoft DataProtectionDecryptor提取DPAPI加密的辅助密钥；2）通过AES-256-GCM解密SQLCipher主密钥；3）基于消息表attachments字段中的localKey和iv参数解密附件；4）开发Python脚本实现自动化报告生成，输出包含CSV和HTML格式的结构化证据。

重要研究发现

5.1 关键文件定位
分析发现Signal Desktop将所有用户数据存储在%APPDATA%目录下，包括：attachments.noindex（附件哈希表存储）、avatars.noindex（头像历史记录）和sql/db.sqlite（加密主数据库）。config.json和Local State文件构成密钥存储体系，前者包含v10前缀的加密SQLCipher密钥，后者存储DPAPI保护的辅助密钥。

5.2 解密过程
独创性地将解密分为两个阶段：第一阶段通过DPAPI→AES-256-GCM链式解密获取SQLCipher密钥；第二阶段使用消息JSON中的加密参数解密附件。研究发现Signal对文本附件采用独特处理方式——解密后需丢弃前16字节并校验SHA-256哈希（plaintextHash字段），该设计此前未被文献记载。

6. 法医证据分析
在解密后的数据库中，messages表包含44个字段，存储着编辑历史（editHistory字段）、阅读状态（readStatus/seenStatus）等关键证据。特别值得注意的是：

• 群组变更记录（group-v2-change类型）详细记录管理员更替、权限修改等敏感操作
• 反应（reactions字段）存储精确到微秒级的时间戳
• 引用消息（quote字段）即使原始消息被删除仍保留部分内容
• 故事消息（story类型）在"笔记自聊"会话中留有完整加密副本

7. SignalForensics工具
该工具创新性地实现三种取证模式适配不同场景。测试表明，其HTML报告能可视化展示：

1. 社交关系网络（通过conversations表的serviceId映射）
2. 时间线分析（整合sent_at和received_at_ms时间戳）
3. 媒体文件关联（自动解密附件并保持哈希校验）

结论与展望
本研究首次完整解析Signal Desktop 7.x的加密体系，突破safeStorage API的安全屏障。开发的SignalForensics工具相比传统取证方法具有三大优势：1) 非侵入式提取避免证据污染；2) 支持全版本SQLCipher解密；3) 能恢复已销毁的临时消息。实证表明，即使消息在客户端显示已删除，数据库中仍保留完整加密副本直至应用下次启动。

局限性在于当前版本依赖DPAPI访问权限，未来研究将探索基于用户密码的离线解密模式。该成果为E2EE应用取证树立新范式，相关方法可扩展至WhatsApp Desktop等基于Electron框架的加密通讯软件取证。论文提出的分层解密模型，为应对持续演进的安全通信技术挑战提供可扩展的解决方案框架。