Chrome浏览器Cookie及密码解密的分析过程及Java实现（Windows平台下v10及以上Cookie文件encrypted_value及Login Data文件password

本文的贡献在于：第一个给出了当encrypted_value以v10或v11开头时Windows平台下的解密方法（Java实现）及分析过程，测试版本为最新的Chrome 80.0.3987.106。代码位于：https://github.com/mlkui/chrome-cookie-password-decryption

解密Chrome浏览器Cookie可以有如下几个用途：
1）弥补WebDriver的不足，主要由于WebDriver相关Cookie操作的API大多仅能针对当前domain，处理极为不便。实际上笔者正是受制于此，而决定直接在Cookie的物理存储层面而非WebDriver层面处理Cookie。当然，如果能够容忍使用headless模式时的不便，也可以使用《解决Chrome浏览器无法通过–disable-cookie-encryption禁用Cookie加密的问题》一文中的方法禁用Cookie加密。
2）非法窃取Cookie拿到别人的登陆状态；
3）非法窃取Chrome浏览器中保存的密码；

Chrome的Cookie默认是加密的，根据不同的操作系统位于https://chromium.googlesource.com/chromium/src/+/master/docs/user_data_dir.md所述的路径中，例如：

C:\Users\Alice\AppData\Local\Google\Chrome\User Data\Default\Cookies

1	C:\Users\Alice\AppData\Local\Google\Chrome\User Data\Default\Cookies

Cookies文件是一个SQLite3文件，被加密的Cookie位于encrypted_value中：

Chrome被加密的Cookie（Windows上的DPAPI加密）

上述encrypted_value是被对称加密的，根据操作系统的不同，加密的Key分别保存在：
1）Windows，当前用户的ProtectedData中；
2）Linux，固定的密钥或钥匙链；
3）Mac，钥匙链；
参考资料5中给出了很多重要的讨论，例如使用secret-tool查找密钥等，但没有针对Windows的讨论。

实际上，Chrome的源码中（https://cs.chromium.org/chromium/src/components/os_crypt/os_crypt_unittest.cc?q=CryptProtectData&dr=C）我们可以看出Windows下有两种加密方式：

// This test verifies that the header of the data returned from CryptProtectData
// never collides with the kEncryptionVersionPrefix (“v10”) used in
// os_crypt_win.cc. If this ever happened, we would not be able to distinguish
// between data encrypted using the legacy DPAPI interface, and data that’s been
// encrypted with the new session key.

根据Chrome源码分析Cookie加密算法1

我们可以在Cookies文件对应的SQLite文件中验证：

Chrome被加密的Cookie（v10或v11开头）

当encrypted_value不以v10或v11开头时，在Windows下是使用Data Protection API（DPAPI）进行加密的，我们可以很容易地进行解密（下面为C#）：

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            byte[] encryptedData = Convert.FromBase64String("djEwc12zLGDumKnXWs2YWYCp+ZUWYFGY+VhhJ6jtYAg6/vGR5qzPyBDMPm8VF0Yo+BRbikc3lTJkXjydr7GAsUPXMgsuwwL3O5wun3hik9p1uHrtbJTy1n7QBQGm4CdML9Cz0GsA3nOo6eIvMoQq5YuFK8Ka6QZ08LBO8WTUrscqyYhkeZZdCpAf8Ooje6D9W0G3PK20L5t3t1TJoCvnCaJjZH3TFIKVRf3MwTt0lfsf63d7j2gMkANs5vWPi1q8/vv4zDBj7oYCWHgl9CM=");
            var decodedData = System.Security.Cryptography.ProtectedData.Unprotect(encryptedData, null, System.Security.Cryptography.DataProtectionScope.CurrentUser);
            var plainText = Encoding.ASCII.GetString(decodedData);
            MessageBox.Show(plainText);
        }

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

byte[] encryptedData = Convert.FromBase64String("djEwc12zLGDumKnXWs2YWYCp+ZUWYFGY+VhhJ6jtYAg6/vGR5qzPyBDMPm8VF0Yo+BRbikc3lTJkXjydr7GAsUPXMgsuwwL3O5wun3hik9p1uHrtbJTy1n7QBQGm4CdML9Cz0GsA3nOo6eIvMoQq5YuFK8Ka6QZ08LBO8WTUrscqyYhkeZZdCpAf8Ooje6D9W0G3PK20L5t3t1TJoCvnCaJjZH3TFIKVRf3MwTt0lfsf63d7j2gMkANs5vWPi1q8/vv4zDBj7oYCWHgl9CM=");

var decodedData = System.Security.Cryptography.ProtectedData.Unprotect(encryptedData, null, System.Security.Cryptography.DataProtectionScope.CurrentUser);

var plainText = Encoding.ASCII.GetString(decodedData);

MessageBox.Show(plainText);

}

如果是Java的话，GitHub上有一个工程https://github.com/benjholla/CookieMonster有一些基本的逻辑可以直接拿来用。不过，该工程中用于操作JNI调用DPAPI并不能正常工作，可以使用另外的一个库windpapi4j：

WinDPAPI winDPAPI = WinDPAPI.newInstance(CryptProtectFlag.CRYPTPROTECT_UI_FORBIDDEN);
decryptedBytes = winDPAPI.unprotectData(encryptedValue);
String decryptedMessage = new String(decryptedBytes, "UTF-8");
System.out.println(decryptedMessage);

WinDPAPI winDPAPI = WinDPAPI.newInstance(CryptProtectFlag.CRYPTPROTECT_UI_FORBIDDEN);

decryptedBytes = winDPAPI.unprotectData(encryptedValue);

String decryptedMessage = new String(decryptedBytes, "UTF-8");

System.out.println(decryptedMessage);

接下来继续研究当encrypted_value以v10或v11开头时的处理逻辑，对于Linux和Mac而言可以直接参考参考资料4和参考资料5，然而对于Windows而言则是搜遍全网无任何资料。无奈只能看源码，在Chrome源码中，我们可以看到从Local State中读取了加密用Key：

根据Chrome源码分析Cookie加密算法2

Local State是一个JSON格式的文件：

Chrome的Local Data文件

结合源码，我们可以看到该encrypted_key为BASE64编码：

// Contains base64 random key encrypted with DPAPI.
const char kOsCryptEncryptedKeyPrefName[] = "os_crypt.encrypted_key";

1 2	// Contains base64 random key encrypted with DPAPI. const char kOsCryptEncryptedKeyPrefName[] = "os_crypt.encrypted_key";

并以DPAPI开头：

// Key prefix for a key encrypted with DPAPI.
const char kDPAPIKeyPrefix[] = "DPAPI";

1 2	// Key prefix for a key encrypted with DPAPI. const char kDPAPIKeyPrefix[] = "DPAPI";

密钥和NONCE/IV的长度分别为：

// AEAD key length in bytes.
const size_t kKeyLength = 256 / 8;

// AEAD nonce length in bytes.
const size_t kNonceLength = 96 / 8;

// AEAD key length in bytes.

const size_t kKeyLength = 256 / 8;

// AEAD nonce length in bytes.

const size_t kNonceLength = 96 / 8;

根据Chrome源码分析Cookie加密算法3

解密的方法为也可以在源码中看到（https://cs.chromium.org/chromium/src/components/os_crypt/os_crypt_win.cc?q=OSCrypt&dr=CSs）：

根据Chrome源码分析Cookie加密算法4

可见，encrypted_value的前缀v10后为12字节的NONCE（IV），然后再是真正的密文。Chrome使用的是AES-256-GCM的AEAD对称加密，使用BoringsSSL实现：

根据Chrome源码分析Cookie加密算法5

根据Chrome源码分析Cookie加密算法6

根据Chrome源码分析Cookie加密算法7

其中的GCM_TAG_LENGTH=16需要重点关注。

对于Java而言，AES-256-GCM的实现方式有两种：
1、使用Java原生代码，但需要配置JCE。在J2EE中（JDK和JRE的7、8版本均包括），受JCE providers的进出口许可问题（The Export/Import Issues）影响，KeyGenerator生成的默认AES密钥为128bit=16Byte，配置JCE的方法可以参见笔者数年前的《Android与J2EE之间AES对称加密算法默认密钥长度不一致导致互操作失败的坑》一文，代码可以参考https://javainterviewpoint.com/java-aes-256-gcm-encryption-and-decryption；
2、使用Bouncy Castle；

我们直接基于Bouncy Castle，实现与Chrome源码中C++代码一致的逻辑：

import static org.junit.Assert.assertEquals;
import static org.junit.Assert.assertTrue;

import java.security.Security;
import java.util.Arrays;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.junit.Test;

import com.github.windpapi4j.WinDPAPI;
import com.github.windpapi4j.WinDPAPI.CryptProtectFlag;
import com.mlkui.common.helper.HexDumpHelper;

public class ChromeCookieTest
{
	@Test
	public void test()
	{
		Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

		int keyLength = 256 / 8;
		int nonceLength = 96 / 8;
		String kEncryptionVersionPrefix = "v10";
		int GCM_TAG_LENGTH = 16;

		try
		{
			byte[] encryptedKeyBytes = Base64.decodeBase64(
					"RFBBUEkBAAAA0Iyd3wEV0RGMegDAT8KX6wEAAACtP/XjPc54RaDgxj8Eef6QAAAAAAIAAAAAABBmAAAAAQAAIAAAAHICJrBWI0qPkRwEH6iO4zyo4cupd1kX23HTvlGjbf3rAAAAAA6AAAAAAgAAIAAAANV1OHmguiAyFxk6vAFOb+K1bwNCjUshXByRmwbXYd8mMAAAAKzGG5QNq4NliAapY5N3rKaS+kqJNmYJJrla5tZ7LS/9Z39jogumIA0zjkypIiG7EkAAAACrrL+zxA4OSuc8onLmqfimVj/lhh21n8ERnTNMk+67dFnoy2KzcUgk8mJfKforKbgNRH5RcVcNOh4Lz/LcUgMu");
			System.out.println(new String(encryptedKeyBytes));
			assertTrue(new String(encryptedKeyBytes).startsWith("DPAPI"));
			encryptedKeyBytes = Arrays.copyOfRange(encryptedKeyBytes, "DPAPI".length(), encryptedKeyBytes.length);

			WinDPAPI winDPAPI = WinDPAPI.newInstance(CryptProtectFlag.CRYPTPROTECT_UI_FORBIDDEN);
			byte[] keyBytes = winDPAPI.unprotectData(encryptedKeyBytes);
			System.out.println(Base64.encodeBase64String(keyBytes));
			System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(keyBytes));
			assertEquals(keyLength, keyBytes.length);

			byte[] encryptedValue = new byte[] { (byte) 0x76, (byte) 0x31, (byte) 0x30, (byte) 0x74, (byte) 0x90, (byte) 0x31, (byte) 0x14, (byte) 0xed, (byte) 0x50, (byte) 0xac, (byte) 0x4e, (byte) 0xf9, (byte) 0x7e, (byte) 0x6b, (byte) 0x62, (byte) 0x17, (byte) 0x01, (byte) 0x52, (byte) 0x5f,
					(byte) 0x52, (byte) 0x78, (byte) 0xcd, (byte) 0x24, (byte) 0x1a, (byte) 0x34, (byte) 0x0f, (byte) 0xc2, (byte) 0xbd, (byte) 0x2a, (byte) 0xc3, (byte) 0x2f, (byte) 0x00, (byte) 0x5d, (byte) 0x0d, (byte) 0x56, (byte) 0xf5, (byte) 0xa6, (byte) 0x84, (byte) 0x59 };
			System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(encryptedValue));

			// Obtain the nonce.
			byte[] nonce = Arrays.copyOfRange(encryptedValue, kEncryptionVersionPrefix.length(), kEncryptionVersionPrefix.length() + nonceLength);
			System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(nonce));

			// Strip off the versioning prefix before decrypting.
			encryptedValue = Arrays.copyOfRange(encryptedValue, kEncryptionVersionPrefix.length() + nonceLength, encryptedValue.length);
			System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(encryptedValue));

			Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");
			SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");
			GCMParameterSpec gcmParameterSpec = new GCMParameterSpec(GCM_TAG_LENGTH * 8, nonce);
			cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, gcmParameterSpec);

			String encryptedValueString = new String(cipher.doFinal(encryptedValue));
			System.err.println(encryptedValueString);
		}
		catch (Exception ex)
		{
			System.out.println(ex.toString());
		}
	}
}

import static org.junit.Assert.assertEquals;

import static org.junit.Assert.assertTrue;

import java.security.Security;

import java.util.Arrays;

import javax.crypto.Cipher;

import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;

import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;

import org.junit.Test;

import com.github.windpapi4j.WinDPAPI;

import com.github.windpapi4j.WinDPAPI.CryptProtectFlag;

import com.mlkui.common.helper.HexDumpHelper;

public class ChromeCookieTest

{

@Test

public void test()

{

Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

int keyLength = 256 / 8;

int nonceLength = 96 / 8;

String kEncryptionVersionPrefix = "v10";

int GCM_TAG_LENGTH = 16;

try

{

byte[] encryptedKeyBytes = Base64.decodeBase64(

"RFBBUEkBAAAA0Iyd3wEV0RGMegDAT8KX6wEAAACtP/XjPc54RaDgxj8Eef6QAAAAAAIAAAAAABBmAAAAAQAAIAAAAHICJrBWI0qPkRwEH6iO4zyo4cupd1kX23HTvlGjbf3rAAAAAA6AAAAAAgAAIAAAANV1OHmguiAyFxk6vAFOb+K1bwNCjUshXByRmwbXYd8mMAAAAKzGG5QNq4NliAapY5N3rKaS+kqJNmYJJrla5tZ7LS/9Z39jogumIA0zjkypIiG7EkAAAACrrL+zxA4OSuc8onLmqfimVj/lhh21n8ERnTNMk+67dFnoy2KzcUgk8mJfKforKbgNRH5RcVcNOh4Lz/LcUgMu");

System.out.println(new String(encryptedKeyBytes));

assertTrue(new String(encryptedKeyBytes).startsWith("DPAPI"));

encryptedKeyBytes = Arrays.copyOfRange(encryptedKeyBytes, "DPAPI".length(), encryptedKeyBytes.length);

WinDPAPI winDPAPI = WinDPAPI.newInstance(CryptProtectFlag.CRYPTPROTECT_UI_FORBIDDEN);

byte[] keyBytes = winDPAPI.unprotectData(encryptedKeyBytes);

System.out.println(Base64.encodeBase64String(keyBytes));

System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(keyBytes));

assertEquals(keyLength, keyBytes.length);

byte[] encryptedValue = new byte[] { (byte) 0x76, (byte) 0x31, (byte) 0x30, (byte) 0x74, (byte) 0x90, (byte) 0x31, (byte) 0x14, (byte) 0xed, (byte) 0x50, (byte) 0xac, (byte) 0x4e, (byte) 0xf9, (byte) 0x7e, (byte) 0x6b, (byte) 0x62, (byte) 0x17, (byte) 0x01, (byte) 0x52, (byte) 0x5f,

(byte) 0x52, (byte) 0x78, (byte) 0xcd, (byte) 0x24, (byte) 0x1a, (byte) 0x34, (byte) 0x0f, (byte) 0xc2, (byte) 0xbd, (byte) 0x2a, (byte) 0xc3, (byte) 0x2f, (byte) 0x00, (byte) 0x5d, (byte) 0x0d, (byte) 0x56, (byte) 0xf5, (byte) 0xa6, (byte) 0x84, (byte) 0x59 };

System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(encryptedValue));

// Obtain the nonce.

byte[] nonce = Arrays.copyOfRange(encryptedValue, kEncryptionVersionPrefix.length(), kEncryptionVersionPrefix.length() + nonceLength);

System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(nonce));

// Strip off the versioning prefix before decrypting.

encryptedValue = Arrays.copyOfRange(encryptedValue, kEncryptionVersionPrefix.length() + nonceLength, encryptedValue.length);

System.out.println(HexDumpHelper.dumpHexString(encryptedValue));

Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");

SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(keyBytes, "AES");

GCMParameterSpec gcmParameterSpec = new GCMParameterSpec(GCM_TAG_LENGTH * 8, nonce);

cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, gcmParameterSpec);

String encryptedValueString = new String(cipher.doFinal(encryptedValue));

System.err.println(encryptedValueString);

}

catch (Exception ex)

{

System.out.println(ex.toString());

}

可见v10开头的encrypted_value被正确解密了：

根据Chrome源码分析Cookie加密算法8

对于保存在Chrome中的密码而言，在Chome中显示时同样受到DPAPI的保护，正常情况下需要提供相应的凭证：

Chrome密码管理

但我们亦可直接从Login Data中读取（路径形如：C:\Users\Alice\AppData\Local\Google\Chrome\User Data\Default\Login Data）。如果Chrome正在运行的话该文件无法直接打开，可将该文件复制一份后再打开：

Chromee的Login Data

使用同样的方法解密即可。

参考资料：
1、https://stackoverflow.com/questions/22532870/encrypted-cookies-in-chrome
2、https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.security.cryptography.protecteddata.unprotect?view=netframework-4.8
3、https://github.com/peter-gergely-horvath/windpapi4j
4、https://github.com/n8henrie/pycookiecheat
5、https://github.com/n8henrie/pycookiecheat/issues/12
6、http://www.nirsoft.net/utils/chromepass.html，一个可以解密不同user-data-dir下密码数据的工具（正是跟本文一样利用了Local State中的encrypted_key）
7、https://stackoverflow.com/questions/35558249/aes-gcm-with-bouncycastle-throws-mac-check-in-gcm-failed-when-used-with-iv
8、http://dy.163.com/v2/article/detail/D9OSVK640511CJ6O.html

转载时请保留出处，违法转载追究到底：进城务工人员小梅 » Chrome浏览器Cookie及密码解密的分析过程及Java实现（Windows平台下v10及以上Cookie文件encrypted_value及Login Data文件password_value的解密）

兄弟，你并不是第一个https://github.com/CCob/gookies/commit/3eab185fd701a9aa1dc7fae1885874c7910c979c

pppp5年前 (2020-03-05)回复

我定语修饰的是第一个用Java实现及分析过程啊，丝毫没有抢这个第一的意思，我觉得我写的很明白了：第一个给出了当encrypted_value以v10或v11开头时Windows平台下的解密方法（Java实现）及分析过程

mlkui5年前 (2020-03-06)回复

不知道用易语言怎么实现，密钥先base64解码，再dpapi 解密 32字节，初始向量12节，后面的密文转明文不知道用什么函数实现

reborn4年前 (2020-07-02)回复

GCMParameterSpec gcmParameterSpec = new GCMParameterSpec(GCM_TAG_LENGTH * 8, nonce)
这个是什么意思，12字节转换为128bit吗

报错Illegal key size

晓威4年前 (2021-01-11)回复

仔细看文档。

mlkui4年前 (2021-01-21)回复
不太可能，代码我都测过

mlkui4年前 (2021-03-05)回复

纯java实现:https://github.com/hnuuhc/often-utils
使用:Map cookies = LoginData.home().getLoginDatasForDomain(“pixiv.net”);
不知道Local storage本地存储数据应该如何解密?

haicdust3年前 (2022-01-21)回复

Chrome浏览器Cookie及密码解密的分析过程及Java实现（Windows平台下v10及以上Cookie文件encrypted_value及Login Data文件password_value的解密）

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评论 8