feat: SQLCipher-Verschluesselung der pyramid.sqlite (M1) via neue Storage-Fassade app_database.dart
- AppDatabase.open()/openForPush() kapseln Factory, Schluessel (Keystore), Klartext->SQLCipher-Migration (Backup/Verify/atomarer Tausch) und PRAGMAs - Android/Windows/Linux verschluesselt, iOS/macOS bewusst Klartext - 5 neue Tests mit echter SQLCipher-DLL; Windows-Praxistest mit echter DB erfolgreich (23 Tabellen verifiziert, E2EE intakt); Android UNGETESTET
This commit is contained in:
Bernd Steckmeister
@@ -0,0 +1,484 @@
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import 'dart:async';
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import 'dart:io';
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import 'dart:math';
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import 'package:flutter/foundation.dart';
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import 'package:flutter_secure_storage/flutter_secure_storage.dart';
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import 'package:path/path.dart' as p;
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import 'package:path_provider/path_provider.dart';
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import 'package:sqflite/sqflite.dart' as sqflite_native;
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import 'package:sqflite_common_ffi/sqflite_ffi.dart';
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import 'package:sqlcipher_flutter_libs/sqlcipher_flutter_libs.dart';
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import 'package:sqlite3/open.dart';
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import 'package:pyramid/core/auth_log.dart';
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/// Läuft im DB-Isolate der FFI-Factory (muss deshalb top-level sein):
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/// Auf Android liefert das sqlcipher_flutter_libs-Plugin die Bibliothek als
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/// `libsqlcipher.so` – dem sqlite3-Paket muss man das dort sagen. Auf
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/// Windows/Linux bündelt dasselbe Plugin SQLCipher bereits UNTER DEM
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/// STANDARDNAMEN (`sqlite3.dll` neben der exe, verifiziert im Build-Output),
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/// der Default-Loader findet sie also ohne Override.
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void _sqlcipherFfiInit() {
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open.overrideFor(OperatingSystem.android, openCipherOnAndroid);
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}
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/// Gemeinsamer Öffner für die `pyramid.sqlite` – der eine Storage-Baustein,
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/// hinter dem Factory-Wahl, Verschlüsselung und Migration stecken (Plan:
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/// `docs/SQLCIPHER_MIGRATION.md`, Modularitäts-Leitsatz aus CLAUDE.md).
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///
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/// Kapselt an EINER Stelle, was vorher in `matrix_client.dart` und
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/// `background_push.dart` dupliziert war:
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/// * Factory-Wahl pro Plattform (FFI + SQLCipher wo verfügbar),
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/// * Schlüsselbeschaffung: 32 zufällige Bytes, hex-kodiert im
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/// Plattform-Keystore (`flutter_secure_storage`, Eintrag `db_cipher_key`),
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/// * einmalige Migration bestehender Klartext-DBs nach SQLCipher,
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/// * die PRAGMAs (WAL, busy_timeout).
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///
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/// Oberste Regel (CLAUDE.md „Kein Datenverlust"): KEIN Codepfad darf eine
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/// bestehende DB beschädigen oder still eine leere neue anlegen. Im Zweifel
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/// läuft die App unverschlüsselt weiter und der Fehler steht im auth_log.
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class AppDatabase {
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AppDatabase._();
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static const _cipherKeyStorageKey = 'db_cipher_key';
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/// Klartext-Backup `*.premigration` nach so vielen Tagen automatisch
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/// aufräumen (Kompromiss aus dem Migrationsplan: Rollback-Fenster vs.
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/// dauerhaft herumliegende Klartext-Kopie).
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static const _premigrationMaxAge = Duration(days: 7);
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/// Plattformen, auf denen sqlcipher_flutter_libs die Cipher-Bibliothek
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/// mitliefert. iOS/macOS bleiben bewusst beim nativen sqflite-Plugin
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/// (Klartext): der SQLCipher-Pod kollidiert dort mit Paketen, die das
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/// System-sqlite3 linken (z. B. firebase_messaging, siehe Paket-README),
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/// und iOS ist kein Release-Ziel von Pyramid.
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static bool get _isCipherPlatform =>
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!kIsWeb && (Platform.isAndroid || Platform.isWindows || Platform.isLinux);
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static Future<String> _dbPath() async {
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final appDir = await getApplicationSupportDirectory();
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return p.join(appDir.path, 'pyramid.sqlite');
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}
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// ── Öffnen: Haupt-App ────────────────────────────────────────────────────
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/// Öffnet die Datenbank für die Haupt-App. Nur dieser Pfad migriert eine
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/// bestehende Klartext-DB (das Push-Isolate migriert NIE selbst).
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static Future<Database> open() async {
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final dbPath = await _dbPath();
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if (!_isCipherPlatform) {
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// iOS/macOS: unverändert das native sqflite-Plugin, Klartext.
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final db = await sqflite_native.databaseFactory.openDatabase(dbPath);
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await _applyPragmas(db);
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return db;
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}
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if (Platform.isAndroid) {
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// Lade-Workaround für Android 6 (Paket-README) – im Main-Isolate
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// ausführen, BEVOR irgendein Isolate sqlite benutzt.
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try {
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await applyWorkaroundToOpenSqlCipherOnOldAndroidVersions();
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} catch (_) {}
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}
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final factory = createDatabaseFactoryFfi(ffiInit: _sqlcipherFfiInit);
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await _recoverFromInterruptedSwap(dbPath);
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await _clearStaleMarker(dbPath);
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final dbFile = File(dbPath);
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final exists = await dbFile.exists();
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final isPlaintext = exists && await isPlaintextSqlite(dbFile);
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if (!await _cipherAvailable(factory)) {
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// Sicherheitsnetz: sollte auf Cipher-Plattformen nie passieren
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// (Bibliothek wird als Plugin mitgebaut). Eine VERSCHLÜSSELTE DB ohne
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// Cipher-Lib ist ein harter Fehler – niemals still neu anlegen.
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if (exists && !isPlaintext) {
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throw StateError(
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'pyramid.sqlite ist verschlüsselt, aber die SQLCipher-Bibliothek '
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'fehlt in diesem Build. Kein Zugriff möglich – Daten bleiben '
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'unangetastet. Bitte App-Build prüfen (sqlcipher_flutter_libs).',
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||||
);
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}
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await AuthLog.write(
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||||
'[DB] SQLCipher nicht verfügbar – Datenbank bleibt unverschlüsselt.',
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||||
);
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final db = await factory.openDatabase(dbPath);
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await _applyPragmas(db);
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return db;
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}
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if (exists && !isPlaintext) {
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// Bereits verschlüsselt: der Schlüssel MUSS im Keystore liegen.
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final key = await _readStoredKey();
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||||
if (key == null || key.isEmpty) {
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throw StateError(
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||||
'pyramid.sqlite ist verschlüsselt, aber im Schlüsselspeicher fehlt '
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||||
'"$_cipherKeyStorageKey". Es wird KEINE neue Datenbank angelegt, '
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||||
'damit keine Daten verloren gehen. Schlüsselspeicher prüfen '
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||||
'(flutter_secure_storage) oder Backup einspielen.',
|
||||
);
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}
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||||
final db = await _openWithKey(factory, dbPath, key);
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await _applyPragmas(db);
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await _cleanupOldBackup(dbPath);
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return db;
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}
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final key = await _getOrCreateKey();
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if (exists && isPlaintext) {
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final migrated = await migratePlaintextToEncrypted(
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factory: factory,
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dbPath: dbPath,
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||||
hexKey: key,
|
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);
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if (!migrated) {
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||||
// Migration fehlgeschlagen → Klartext-DB ist unversehrt, App läuft
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// wie bisher weiter (Fehlerdetails stehen im auth_log).
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||||
final db = await factory.openDatabase(dbPath);
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||||
await _applyPragmas(db);
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return db;
|
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}
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}
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// Frische Installation (legt verschlüsselt neu an) oder frisch migriert.
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final db = await _openWithKey(factory, dbPath, key);
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||||
await _applyPragmas(db);
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||||
return db;
|
||||
}
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// ── Öffnen: Android-Push-Isolate ─────────────────────────────────────────
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/// Öffnet die Datenbank für das Push-/Hintergrund-Isolate. Gibt `null`
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/// zurück, wenn gerade kein sicherer Zugriff möglich ist (Migration läuft,
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||||
/// DB fehlt, Schlüssel fehlt) – die Notification zeigt dann einmalig den
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||||
/// nativen „Neue Nachricht"-Platzhalter, das ist der akzeptierte Preis.
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||||
/// Dieser Pfad migriert NIE und legt NIE eine neue Datei an.
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static Future<Database?> openForPush() async {
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final dbPath = await _dbPath();
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if (await File('$dbPath.migrating').exists()) {
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||||
debugPrint('[DB] Migration läuft – Push-Zugriff übersprungen.');
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return null;
|
||||
}
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||||
final dbFile = File(dbPath);
|
||||
if (!await dbFile.exists()) return null;
|
||||
|
||||
if (!_isCipherPlatform) {
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||||
final db = await sqflite_native.databaseFactory.openDatabase(dbPath);
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||||
await _applyPragmas(db);
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||||
return db;
|
||||
}
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||||
// noIsolate: databaseFactoryFfi würde ein Unter-Isolate spawnen – genau
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// die Fallenklasse, an der im Firebase-Background-Isolate schon
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// NativeImplementationsIsolate scheiterte (siehe background_push.dart).
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final factory =
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createDatabaseFactoryFfi(ffiInit: _sqlcipherFfiInit, noIsolate: true);
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||||
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||||
if (await isPlaintextSqlite(dbFile)) {
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||||
// Noch nicht migriert (macht beim nächsten Start die Haupt-App).
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final db = await factory.openDatabase(dbPath);
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||||
await _applyPragmas(db);
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return db;
|
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}
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final key = await _readStoredKey();
|
||||
if (key == null || key.isEmpty) {
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||||
// Bekanntes Risiko aus dem Plan: secure_storage aus dem
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// Background-Isolate. Niemals raten oder neu anlegen – nur aussteigen.
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||||
debugPrint('[DB] Kein Cipher-Schlüssel im Push-Isolate lesbar.');
|
||||
return null;
|
||||
}
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||||
final db = await _openWithKey(factory, dbPath, key);
|
||||
await _applyPragmas(db);
|
||||
return db;
|
||||
}
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||||
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||||
// ── Migration Klartext → SQLCipher ───────────────────────────────────────
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/// Wandelt eine bestehende Klartext-DB in eine SQLCipher-DB um – der heikle
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||||
/// Teil des Plans. Reihenfolge exakt wie in `docs/SQLCIPHER_MIGRATION.md`:
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||||
/// Marker → WAL-Checkpoint → Byte-Backup → Export in NEUE Datei →
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||||
/// Verifikation (integrity_check + Zeilenzahlen ALLER Tabellen) → atomarer
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||||
/// Tausch. Schlägt irgendetwas fehl, bleibt die Klartext-DB unangetastet
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||||
/// und die Funktion gibt `false` zurück.
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||||
@visibleForTesting
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||||
static Future<bool> migratePlaintextToEncrypted({
|
||||
required DatabaseFactory factory,
|
||||
required String dbPath,
|
||||
required String hexKey,
|
||||
}) async {
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||||
final marker = File('$dbPath.migrating');
|
||||
final encPath = '$dbPath.enc';
|
||||
final backupPath = '$dbPath.premigration';
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||||
try {
|
||||
// Marker zuerst: hält das Push-Isolate fern (Race aus dem Plan).
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||||
await marker.writeAsString(DateTime.now().toIso8601String());
|
||||
|
||||
// 1. WAL eindampfen – sonst fehlen im Export Daten, die noch in
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||||
// pyramid.sqlite-wal liegen.
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||||
var db = await factory.openDatabase(dbPath);
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||||
try {
|
||||
await db.rawQuery('PRAGMA wal_checkpoint(TRUNCATE)');
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||||
} finally {
|
||||
await db.close();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 2. Byte-Backup (Kopie, kein rename) – bleibt bis zum verifizierten
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||||
// Erfolg + Aufräumfrist liegen.
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||||
await File(dbPath).copy(backupPath);
|
||||
|
||||
// 3. Export in NEUE Datei; das Original wird nie beschrieben.
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||||
final encFile = File(encPath);
|
||||
if (await encFile.exists()) await encFile.delete();
|
||||
final Map<String, int> sourceCounts;
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||||
db = await factory.openDatabase(dbPath);
|
||||
try {
|
||||
sourceCounts = await _tableRowCounts(db);
|
||||
await db.rawQuery(
|
||||
'ATTACH DATABASE \'${_escapeSqlString(encPath)}\' AS enc '
|
||||
'KEY "x\'$hexKey\'"',
|
||||
);
|
||||
await db.rawQuery("SELECT sqlcipher_export('enc')");
|
||||
await db.rawQuery('DETACH DATABASE enc');
|
||||
} finally {
|
||||
await db.close();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 4. Verifikation der NEUEN Datei, bevor irgendetwas getauscht wird.
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||||
final encDb = await _openWithKey(factory, encPath, hexKey);
|
||||
try {
|
||||
final integrity = await encDb.rawQuery('PRAGMA integrity_check');
|
||||
final integrityOk = integrity.length == 1 &&
|
||||
integrity.first.values.first.toString() == 'ok';
|
||||
if (!integrityOk) {
|
||||
throw StateError('integrity_check fehlgeschlagen: $integrity');
|
||||
}
|
||||
final encCounts = await _tableRowCounts(encDb);
|
||||
for (final entry in sourceCounts.entries) {
|
||||
if (encCounts[entry.key] != entry.value) {
|
||||
throw StateError(
|
||||
'Zeilenzahl weicht ab in "${entry.key}": '
|
||||
'${entry.value} (Original) != ${encCounts[entry.key]} (Export)',
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
} finally {
|
||||
await encDb.close();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 5. Tausch. rename auf derselben Partition ist atomar; für das
|
||||
// Zeitfenster zwischen delete und rename existiert das Byte-Backup
|
||||
// (Wiederanlauf repariert das, siehe _recoverFromInterruptedSwap).
|
||||
for (final suffix in ['-wal', '-shm']) {
|
||||
final sidecar = File('$dbPath$suffix');
|
||||
if (await sidecar.exists()) await sidecar.delete();
|
||||
}
|
||||
await File(dbPath).delete();
|
||||
await File(encPath).rename(dbPath);
|
||||
|
||||
await AuthLog.write(
|
||||
'[DB] Klartext-DB erfolgreich nach SQLCipher migriert '
|
||||
'(${sourceCounts.length} Tabellen verifiziert).',
|
||||
);
|
||||
return true;
|
||||
} catch (e) {
|
||||
// Aufräumen: halbfertigen Export löschen, Original bleibt maßgeblich.
|
||||
try {
|
||||
final encFile = File(encPath);
|
||||
if (await encFile.exists()) await encFile.delete();
|
||||
} catch (_) {}
|
||||
await AuthLog.write(
|
||||
'[DB] SQLCipher-Migration fehlgeschlagen – Klartext-DB bleibt '
|
||||
'unangetastet: $e',
|
||||
);
|
||||
return false;
|
||||
} finally {
|
||||
try {
|
||||
if (await marker.exists()) await marker.delete();
|
||||
} catch (_) {}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Absturz exakt zwischen „Original gelöscht" und „Export umbenannt":
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||||
/// dann fehlt `pyramid.sqlite`, aber das Byte-Backup existiert. Backup
|
||||
/// zurückkopieren (die Migration läuft danach einfach erneut). Ein evtl.
|
||||
/// liegengebliebener Export ist nicht als vollständig beweisbar → löschen.
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||||
static Future<void> _recoverFromInterruptedSwap(String dbPath) async {
|
||||
final backup = File('$dbPath.premigration');
|
||||
if (await File(dbPath).exists() || !await backup.exists()) return;
|
||||
try {
|
||||
final enc = File('$dbPath.enc');
|
||||
if (await enc.exists()) await enc.delete();
|
||||
await backup.copy(dbPath);
|
||||
await AuthLog.write(
|
||||
'[DB] Unterbrochene Migration erkannt – Klartext-Backup '
|
||||
'wiederhergestellt, Migration läuft erneut.',
|
||||
);
|
||||
} catch (e) {
|
||||
await AuthLog.write('[DB] Wiederherstellung aus .premigration fehlgeschlagen: $e');
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Ein Marker ohne laufende Migration ist ein Absturz-Überbleibsel – beim
|
||||
/// Start der Haupt-App (es gibt nur eine) gefahrlos entfernbar.
|
||||
static Future<void> _clearStaleMarker(String dbPath) async {
|
||||
try {
|
||||
final marker = File('$dbPath.migrating');
|
||||
if (await marker.exists()) {
|
||||
await marker.delete();
|
||||
await AuthLog.write('[DB] Verwaisten Migrations-Marker entfernt.');
|
||||
}
|
||||
} catch (_) {}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static Future<void> _cleanupOldBackup(String dbPath) async {
|
||||
try {
|
||||
final backup = File('$dbPath.premigration');
|
||||
if (!await backup.exists()) return;
|
||||
final age = DateTime.now().difference((await backup.stat()).modified);
|
||||
if (age > _premigrationMaxAge) {
|
||||
await backup.delete();
|
||||
await AuthLog.write(
|
||||
'[DB] Klartext-Backup .premigration nach '
|
||||
'${_premigrationMaxAge.inDays} Tagen gelöscht.',
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
} catch (_) {}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// ── Bausteine ────────────────────────────────────────────────────────────
|
||||
|
||||
/// Klartext-SQLite-Dateien beginnen mit dem 16-Byte-Header
|
||||
/// `SQLite format 3\0`; SQLCipher-Dateien haben keinen lesbaren Header.
|
||||
/// Leere/winzige Dateien zählen als Klartext (die Migration exportiert sie
|
||||
/// dann schlicht leer).
|
||||
@visibleForTesting
|
||||
static Future<bool> isPlaintextSqlite(File file) async {
|
||||
final raf = await file.open();
|
||||
try {
|
||||
final header = await raf.read(16);
|
||||
if (header.length < 16) return true;
|
||||
// 16-Byte-Magic: "SQLite format 3" gefolgt von einem NUL-Byte.
|
||||
const magic = 'SQLite format 3';
|
||||
for (var i = 0; i < magic.length; i++) {
|
||||
if (header[i] != magic.codeUnitAt(i)) return false;
|
||||
}
|
||||
return header[15] == 0x00;
|
||||
} finally {
|
||||
await raf.close();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Öffnet eine Datei mit Schlüssel. `PRAGMA key` MUSS das allererste
|
||||
/// Statement der Verbindung sein → onConfigure. Der sqlite_master-Zugriff
|
||||
/// danach lässt einen falschen/fehlenden Schlüssel sofort hier scheitern
|
||||
/// statt irgendwann später mitten im Betrieb.
|
||||
static Future<Database> _openWithKey(
|
||||
DatabaseFactory factory,
|
||||
String path,
|
||||
String hexKey,
|
||||
) async {
|
||||
final db = await factory.openDatabase(
|
||||
path,
|
||||
options: OpenDatabaseOptions(
|
||||
onConfigure: (db) async {
|
||||
await db.rawQuery('PRAGMA key = "x\'$hexKey\'"');
|
||||
},
|
||||
),
|
||||
);
|
||||
try {
|
||||
await db.rawQuery('SELECT count(*) FROM sqlite_master');
|
||||
} catch (e) {
|
||||
await db.close();
|
||||
rethrow;
|
||||
}
|
||||
return db;
|
||||
}
|
||||
|
||||
@visibleForTesting
|
||||
static Future<Database> openEncrypted(
|
||||
DatabaseFactory factory,
|
||||
String path,
|
||||
String hexKey,
|
||||
) =>
|
||||
_openWithKey(factory, path, hexKey);
|
||||
|
||||
/// `PRAGMA cipher_version` liefert bei normalem sqlite3 KEINE Zeile – der
|
||||
/// vom Paket-README empfohlene Wächter dagegen, versehentlich unverschlüsselt
|
||||
/// weiterzulaufen, weil die falsche Bibliothek geladen wurde.
|
||||
static Future<bool> _cipherAvailable(DatabaseFactory factory) async {
|
||||
final db = await factory.openDatabase(inMemoryDatabasePath);
|
||||
try {
|
||||
final rows = await db.rawQuery('PRAGMA cipher_version');
|
||||
if (rows.isEmpty) return false;
|
||||
final value = rows.first.values.first;
|
||||
return value != null && value.toString().isNotEmpty;
|
||||
} finally {
|
||||
await db.close();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/// Wie bisher in matrix_client.dart/background_push.dart: WAL gegen
|
||||
/// "database is locked" zwischen Haupt-App und Push-Isolate.
|
||||
static Future<void> _applyPragmas(Database db) async {
|
||||
try {
|
||||
await db.execute('PRAGMA journal_mode=WAL');
|
||||
await db.execute('PRAGMA busy_timeout = 5000');
|
||||
} catch (e) {
|
||||
if (kDebugMode) debugPrint('Could not set PRAGMAs: $e');
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
static Future<String?> _readStoredKey() =>
|
||||
const FlutterSecureStorage().read(key: _cipherKeyStorageKey);
|
||||
|
||||
/// Erzeugt beim allerersten Mal 32 kryptografisch zufällige Bytes und legt
|
||||
/// sie hex-kodiert im Keystore ab. Der Read-Back danach ist Pflicht: würde
|
||||
/// das Schreiben still scheitern und wir trotzdem damit verschlüsseln,
|
||||
/// wäre die DB beim nächsten Start unlesbar (Totalverlust).
|
||||
static Future<String> _getOrCreateKey() async {
|
||||
const storage = FlutterSecureStorage();
|
||||
final existing = await storage.read(key: _cipherKeyStorageKey);
|
||||
if (existing != null && existing.isNotEmpty) return existing;
|
||||
|
||||
final rnd = Random.secure();
|
||||
final key = List.generate(
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32,
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(_) => rnd.nextInt(256).toRadixString(16).padLeft(2, '0'),
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).join();
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await storage.write(key: _cipherKeyStorageKey, value: key);
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final readBack = await storage.read(key: _cipherKeyStorageKey);
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if (readBack != key) {
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throw StateError(
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'Schlüsselspeicher-Verifikation fehlgeschlagen: '
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'"$_cipherKeyStorageKey" konnte nicht zuverlässig abgelegt werden. '
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'Es wird NICHT verschlüsselt (sonst wäre die DB später unlesbar).',
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);
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}
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return key;
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}
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static Future<Map<String, int>> _tableRowCounts(Database db) async {
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final tables = await db.rawQuery(
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"SELECT name FROM sqlite_master "
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"WHERE type = 'table' AND name NOT LIKE 'sqlite_%'",
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||||
);
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final result = <String, int>{};
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for (final row in tables) {
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||||
final name = row['name'] as String;
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final count = await db.rawQuery('SELECT count(*) AS c FROM "$name"');
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||||
result[name] = (count.first['c'] as num).toInt();
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}
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return result;
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||||
}
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/// SQL-String-Literal: einfache Anführungszeichen verdoppeln (der Pfad
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/// kommt aus dem App-Verzeichnis, aber sicher ist sicher).
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static String _escapeSqlString(String value) => value.replaceAll("'", "''");
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}
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