Android使用KeyStore对数据进行加密

Posted 2020-08-28 子不语归来

谈到 android 安全性话题，Android Developers 官方网站给出了许多很好的建议和讲解，涵盖了存储数据、权限、网络、处理凭据、输入验证、处理用户数据、加密等方方面面

密钥的保护以及网络传输安全 应该是移动应用安全最关键的内容。Android 提供大量用来保护数据的加密算法，例如 Cipher 类中提供了 AES 和 RSA 算法，再例如安全随机数生成器 SecureRandom 给 KeyGenerator 提供了更加可靠的初始化参数，避免离线攻击等等。

而如果需要存储密钥以供重复使用，Android 提供了 KeyStore 等可以长期存储和检索加密密钥的机制，Android KeyStore 系统特别适合于存储加密密钥。”AndroidKeyStore” 是 KeyStore 的一个子集，存进 AndroidKeyStore 的 key 将受到签名保护，并且这些 key 是存在系统里的，而不是在 App 的 data 目录下，依托于硬件的 KeyChain 存储，可以做到 private key 一旦存入就无法取出，总之，每个 App 自己创建的 key，别的应用是访问不到的。

KeyStore 提供了两个能力：

有了这两个能力，我们的密钥保护就变得很容易了，你只需要：

在应用安装后第一次运行时，生成一个随机密钥，并存入 KeyStore
当你想存储一个数据，便从 KeyStore 中取出之前生成的随机密钥，对你的数据进行加密，加密完成后，已完成加密的数据可以随意存储在任意地方，比如 SharePreferences，此时即使它被他人读取到，也无法解密出你的原数据，因为他人取不到你的密钥
当你需要拿到你的原数据，只需要从 SharePreferences 中读取你加密后的数据，并从 KeyStore 取出加密密钥，使用加密密钥对 “加密后的数据” 进行解密即可
其中加密算法可以使用 Cipher AES 来保证安全性，不要使用自己创造的加密算法。

这就是使用 KeyStore 的一整套流程，另外 KeyStore 还可以用来做数据签名和签名验证，就像一个黑匣子一样，具体可以自行搜索了解。

KeyStore 适于存储运行时生产获取到的数据，比如运行时，用户输入的密码，或者服务端传下来的 token，但无法用于存储我们需要预设在 App 内的 API key / secret，对于这类需要预设的固定密钥，我将介绍一种十分安全、难破解的保护方式。

加密：

public String encryptString(String needEncryptWord, String alias) {
        if(!"".equals(alias)&&!"".equals(needEncryptWord)){
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                initKeyStore(alias);
            }
            String encryptStr="";
            byte [] vals=null;
            try {
                KeyStore.PrivateKeyEntry privateKeyEntry = (KeyStore.PrivateKeyEntry)keyStore.getEntry(alias, null);
//            RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) privateKeyEntry.getCertificate().getPublicKey();
                if(needEncryptWord.isEmpty()) {
//                Toast.makeText(this, "Enter text in the ‘Initial Text‘ widget", Toast.LENGTH_LONG).show();
                    return encryptStr;
                }

//            Cipher inCipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding", "AndroidOpenSSL");
                Cipher inCipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
//            inCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
                inCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKeyEntry.getCertificate().getPublicKey());

                ByteArrayOutputStream outputStream = new ByteArrayOutputStream();
                CipherOutputStream cipherOutputStream = new CipherOutputStream(
                        outputStream, inCipher);
                cipherOutputStream.write(needEncryptWord.getBytes("UTF-8"));
                cipherOutputStream.close();

                vals = outputStream.toByteArray();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return Base64.encodeToString(vals, Base64.DEFAULT);
        }
        return "";
    }

解密：

public String decryptString(String needDecryptWord, String alias) {
        if(!"".equals(alias)&&!"".equals(needDecryptWord)){
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2) {
                initKeyStore(alias);
            }
            String decryptStr="";
            try {
                KeyStore.PrivateKeyEntry privateKeyEntry = (KeyStore.PrivateKeyEntry)keyStore.getEntry(alias, null);
//            RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) privateKeyEntry.getPrivateKey();

//            Cipher output = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding", "AndroidOpenSSL");
                Cipher output = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
//            output.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
                output.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKeyEntry.getPrivateKey());
                CipherInputStream cipherInputStream = new CipherInputStream(
                        new ByteArrayInputStream(Base64.decode(needDecryptWord, Base64.DEFAULT)), output);
                ArrayList<Byte> values = new ArrayList<>();
                int nextByte;
                while ((nextByte = cipherInputStream.read()) != -1) {
                    values.add((byte)nextByte);
                }

                byte[] bytes = new byte[values.size()];
                for(int i = 0; i < bytes.length; i++) {
                    bytes[i] = values.get(i).byteValue();
                }

                decryptStr = new String(bytes, 0, bytes.length, "UTF-8");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return  decryptStr;
        }
        return "";
    }

源码下载地址，我已经将加密解密封装进了工具类，并对Android 7.0的兼容也处理了