Android SQLite数据库加密

Posted 2021-10-19 殇神马

一、前言

SQLite是一个轻量级的、跨平台的、开源的嵌入式数据库引擎，也是一个关系型的的使用SQL语句的数据库引擎，
读写效率高、资源消耗总量少、延迟时间少，使其成为移动平台数据库的最佳解决方案(如android、ios)
但是Android上自带的SQLite数据库是没有实现加密的,我们可以通过Android Studio直接导出应用创建的数据库文件,然后通过如SQLite Expere Personal 这种可视化工具打开数据库文件进行查看数据库的表结构，以及数据,这就导致存储在SQLite中的数据可以被任何人查看，如果是一些账号密码，或者聊天数据等，那么我们的应用就面临着严重的安全漏洞隐患；

二、数据库加密方法

因为Android自带的SQLite数据库本身是没有实现加密的，那我们如何实现对数据库的加密呢？

（1）对SQLite数据库的数据进行加密

我们可以在程序中对保存到数据库中的数据 进行加密后保存，然后查询数据的时候，对查询的数据进行解密后使用，如果还不希望别人看到数据库的表结构，我们可以对数据库名字，表名，表中的字段名字使用MD5等加密手段加密后再进行操作；
这种方法是可以达到数据库加密的目的的，但是相对来说操作就比较繁琐了

（2）使用SQLCipher对SQLite数据库加密

SQLCipher是基于SQLite基础之上实现了数据库加密的开源库,可以采用第三方的开源框架SQLCipher,SQLCipher是基于原生SQlite数据库进行扩展，实现数据库整体加密(数据库文件加密),提供的数据库的操作接口，和原生的SQLite数据库操作接口基本一样的;我们创建或者打开数据库都需要密码，我们打开数据库时的密码，需要和创建数据库时的密码保护一致，否则打开数据库时会报错,提示打开的文件不是一个数据库文件

net.sqlcipher.database.SQLiteException: file is not a database；

我们导出的数据库文件，通过SQLite Expere Personal这类可视化工具也是无法直接打开的;但是可以使用DB Browser for Sqlite这个数据库查看工具进行查看，查看的时候输入创建数据库时使用的加密密码

SQLCipher的特点：

SQLCipher 占用空间小，性能好，因此非常适合保护嵌入式应用程序数据库，非常适合移动开发。

（1）极快的性能，加密开销低至 5-15%

（2）数据库文件中的数据 100% 已加密,是对所有数据文件，包括数据文件和缓存、结构文件等等进行加密。

（3）使用良好的安全实践（CBC 模式、密钥派生）,加密算法是256位 AES 在 CBC 模式

（4）使用 OpenSSL 加密库提供的算法

在Android中集成SQLiteCipher:

-添加SQLiteCipher的依赖

implementation 'net.zetetic:android-database-sqlcipher:4.4.3@aar'
implementation "androidx.sqlite:sqlite:2.0.1"

-使用SQLiteCipher提供的相关接口操作

                SQLiteDatabase.loadLibs(this)
                val databaseFile = getDatabasePath("demo.db")
                if (databaseFile.exists()) databaseFile.delete()
                databaseFile.mkdirs()
                databaseFile.delete()
                val database = SQLiteDatabase.openOrCreateDatabase(databaseFile, "test123", null)
                database.execSQL(
                    "CREATE TABLE " + DatabaseHelper.TABLE_MUSIC_TYPE + " (type_id integer primary key autoincrement not null," +
                            "type_no integer,type_name text)"
                )
                database.execSQL(
                    "insert into " + DatabaseHelper.TABLE_MUSIC_TYPE + " (type_no,type_name) " +
                            "values ('" + 1 + "','" + "送餐音乐" + "')"
                )

上面的代码在调用时，会创建数据库demo.db,传入了数据库密码，并且创建了一个表music_type，并且向表中插入了一条数据；
注意代码中的数据库相关的操作，都是使用SQLIteCipher中的相关接口即net.sqlcipher.database包名下的相关接口，不要使用成了原生SQLite的相关接口

SQLiteDatabase.loadLibs(this)
                val databaseFile = getDatabasePath("demo.db")
                val database = SQLiteDatabase.openOrCreateDatabase(databaseFile, "test123", null)
                val cursor = database.rawQuery(
                    "select * from " + DatabaseHelper.TABLE_MUSIC_TYPE,
                    null
                )

                var musicTypeList: MutableList<MusicTypeBean> = mutableListOf();

                while (cursor.moveToNext()) {
                    var musicTypeBean = MusicTypeBean();
                    musicTypeBean.id = cursor.getInt(cursor.getColumnIndex("type_no"))
                    musicTypeBean.name = cursor.getString(cursor.getColumnIndex("type_name"))
                    musicTypeList.add(musicTypeBean)
                }
                cursor.close()
                Log.e(TAG, "onClick: " + musicTypeList.size)

上述代码就是查询demo.db数据库中的music_type表中的数据，获取数据库对象的时候,注意传入的密码和创建数据库时要保持一致;

上面使用SQLiteCipher创建数据库和表，以及向表中插入数据，查询表中的数据，除了创建数据库获取可读写数据库对象和原生SQLite API有些区别一样，其他执行SQL语句，查询表中数据的API 和原生 SQlite API是完全一样的;

SQLiteCipher结合Room框架使用

我们知道在使用SQLite数据库的时候，我们往往会使用一些比较方便的ORM(对象关系映射)框架来帮助我们操作数据库，如GreenDAO，Room(Jetpack组件)等，那如何将SQLiteCipher结合这些ORM框架使用；我们这里介绍一下Google Jetpack组件中的ORM框架 Room结合SQLiteCipher使用;

其实Room结合SQLiteCipher使用，就是在创建数据库时候，需要先创建一个SupportFactory
，SupportFactory中会传入通过SQLiteCipher中的SQLiteDatabase获取的密码字节数据

                SQLiteDatabase.loadLibs(this)
                val passphrase = SQLiteDatabase.getBytes("test123".toCharArray())
                val factory = SupportFactory(passphrase, object : SQLiteDatabaseHook {
                    override fun preKey(database: SQLiteDatabase?) {
                        LogUtil.e(TAG, "preKey")
                    }

                    override fun postKey(database: SQLiteDatabase?) {
                        LogUtil.e(TAG, "postKey")
                    }
                }, true)

然后在创建数据库的时候，通过Room自带的openHelperFactory()方法传入创建的SupportFactory即可，这样就能创建加密数据库了;其他操作，就按照Room正常的操作即可

var mInstance= Room
                   .databaseBuilder(
                            context.applicationContext,
                            AppDatabase::class.java,
                            DB_NAME
                        ).addCallback(object : RoomDatabase.Callback() {
                            override fun onCreate(db: SupportSQLiteDatabase) {
                                super.onCreate(db)
                                Log.e(TAG, "onCreate: ")
                                initMusicTypeData(context, db)
                            }
                        }).openHelperFactory(factory)
                        .build()

查看并导出加密数据库文件

-导出数据库文件

我们手机通过USB连接电脑之后，打开开发者模式，然后在Android Studio菜单栏中的View->
Tool Windows->Device File Explorer

然后在Device File Explorer中进入 data/data/应用包名/databases中找到我们创建的数据库文件demo.db,然后我们可以右键改文件Save As 导出该数据库文件

-查看加密数据库文件

前面我们已经提到过，可以通过DB Browser for SQLite来查看加密的数据库文件
下载地址：https://sqlitebrowser.org/dl/

下载安装之后，我们打开安装目录下的DB Browser for SQLCipher.exe程序，然后通过菜单栏中的文件->打开数据库->打开导出的加密数据库文件,然后输入数据库文件的加密密码，就是我们在程序中SQLiteCipher加密数据库文件时使用的密码,输入正确密码后，可以正常打开数据库文件

右键表名，选择浏览数据，即可查看表中的数据