Android数据加密：

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，

每个 App 自己创建的 key，别的应用是访问不到的。

它提供了限制何时以何种方式使用密钥的方法，比如使用密钥时需要用户认证或限制密钥只能在加密模式下使用。

一个应用程式只能编辑、保存、取出自己的密钥。

App可以生成或者接收一个公私密钥对，并存储在Android的Keystore系统中。公钥可以用于在应用数据放置到特定文件夹前对数据进行加密，私钥可以在需要的时候解密相应的数据。

作用：

KeyStore 适用于生成和存储密钥，这些密钥可以用来加密运行时获取到的数据，比如运行时，用户输入的密码，或者服务端传下来的 token。

操作方式

• 存：使用 加密信息后存入
• 取：从取出信息並使用 解密

建议做法

1. 使用对称式加解密，但只能在Api Level 23+使用

对称式加解密(AES)速度较快，但是对称式的Key若要存在KeyStore裡，Api level一定要在23以上才支持，23以下是无法存入KeyStore的，非对称式的Key則不在此限。

2. 想兼容各Api版本(23以下也能用)

• 若要存取的東西不多、字串長度也不長：直接使用非对称式加解密即可
• 若要存取的東西很多或字串長度很長：由於非对称式加解密速度较慢，使用非对称式+对称式加解密可以解決此問題。

考慮到加解密效能、版本兼容，下面會介紹用非对称式+对称式來加解密。

 

KeyStore非对称+对称式加解密流程

1. 使用KeyStore产生随机的RSA Key；
2. 产生AES Key，并用RSA Public Key加密后存入SharedPrefs；
3. 从SharedPrefs取出AES Key，並用RSA Private Key解密，用這把AES Key來加解密信息；

 

主流的加密方式有：（对称加密）、DES        （非对称加密）RSA、DSA

工作模式:

DES一共有:

电子密码本模式（）、加密分组链接模式（）、加密反馈模式（）、输出反馈模式（）;

一共有：

电子密码本模式（）、加密分组链接模式（）、加密反馈模式（）、输出反馈模式（）、计数器模式（），伽罗瓦计数器模式（）

PKCS5Padding是填充模式，还有其它的填充模式;

对于初始化向量iv: 初始化向量参数，AES 为16bytes. DES 为8bytes

 

1 private static final String KEYSTORE_PROVIDER = "AndroidKeyStore";2 private static final String AES_MODE = "AES/GCM/NoPadding";3 private static final String RSA_MODE = "RSA/ECB/PKCS1Padding";4 5 private static final String KEYSTORE_ALIAS = "KEYSTORE_DEMO";6 7 KeyStore mKeyStore = KeyStore.getInstance(KEYSTORE_PROVIDER);8 mKeyStore.load(null);

（1）产生随机的RSA Key

产生RSA Key会使用到：

其中在Api 23以上已經Deprecated了；

Api level 23以上改使用；

1 private void genKeyStoreKey(Context context) throws Exception {2         if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {3             generateRSAKey_AboveApi23();4         } else {5             generateRSAKey_BelowApi23(context);6         }7     }

api23 以上使用 ：

1 @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.M) 2     private void generateRSAKey_AboveApi23() throws Exception { 3         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator 4                 .getInstance(KeyProperties.KEY_ALGORITHM_RSA, KEYSTORE_PROVIDER); 5  6  7         KeyGenParameterSpec keyGenParameterSpec = new KeyGenParameterSpec 8                 .Builder(KEYSTORE_ALIAS, KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT | KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT) 9                 .setDigests(KeyProperties.DIGEST_SHA256, KeyProperties.DIGEST_SHA512)10                 .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_RSA_PKCS1)11                 .build();12 13         keyPairGenerator.initialize(keyGenParameterSpec);14         keyPairGenerator.generateKeyPair();15 16     }

api23 以下使用 ：

1 private void generateRSAKey_BelowApi23(Context context) throws NoSuchAlgorithmException, NoSuchProviderException, InvalidAlgorithmParameterException { 2         Calendar start = Calendar.getInstance(); 3         Calendar end = Calendar.getInstance(); 4         end.add(Calendar.YEAR, 30); 5  6         KeyPairGeneratorSpec spec = new KeyPairGeneratorSpec.Builder(context) 7                 .setAlias(KEYSTORE_ALIAS) 8                 .setSubject(new X500Principal("CN=" + KEYSTORE_ALIAS)) 9                 .setSerialNumber(BigInteger.TEN)10                 .setStartDate(start.getTime())11                 .setEndDate(end.getTime())12                 .build();13 14         KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator15                 .getInstance(KeyProperties.KEY_ALGORITHM_RSA, KEYSTORE_PROVIDER);16 17         keyPairGenerator.initialize(spec);18         keyPairGenerator.generateKeyPair();19     }

（2）产生AES Key后， 并用RSA Public Key加密后存入SharedPrefs

1 private void genAESKey() throws Exception { 2         // Generate AES-Key 3         byte[] aesKey = new byte[16]; 4         SecureRandom secureRandom = new SecureRandom(); 5         secureRandom.nextBytes(aesKey); 6  7         // Generate 12 bytes iv then save to SharedPrefs 8         byte[] generated = secureRandom.generateSeed(12); 9         String iv = Base64.encodeToString(generated, Base64.DEFAULT);10         prefsHelper.setIV(iv);12 13         // Encrypt AES-Key with RSA Public Key then save to SharedPrefs14         String encryptAESKey = encryptRSA(aesKey);15         prefsHelper.setAESKey(encryptAESKey);16     }

　　1］ 加密存储：使用RSA Public Key 加密 AES Key，存入缓存中。

　　2]  解密使用：使用RSA Private Key 解密 得到 AES Key。

1 private String encryptRSA(byte[] plainText) throws Exception { 2         PublicKey publicKey = keyStore.getCertificate(KEYSTORE_ALIAS).getPublicKey(); 3  4         Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_MODE); 5         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey); 6  7         byte[] encryptedByte = cipher.doFinal(plainText); 8         return Base64.encodeToString(encryptedByte, Base64.DEFAULT); 9    }11 12     private byte[] decryptRSA(String encryptedText) throws Exception {13         PrivateKey privateKey = (PrivateKey) keyStore.getKey(KEYSTORE_ALIAS, null);14 15         Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA_MODE);16         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);17 18         byte[] encryptedBytes = Base64.decode(encryptedText, Base64.DEFAULT);19         byte[] decryptedBytes = cipher.doFinal(encryptedBytes);20 21         return decryptedBytes;22     }

获取AES :

1 private SecretKeySpec getAESKey() throws Exception {2         String encryptedKey = prefsHelper.getAESKey();3         byte[] aesKey = decryptRSA(encryptedKey);4 5         return new SecretKeySpec(aesKey, AES_MODE);6     }

再使用AES 加解密内容：

对于：Cipher 初始化

1 //实例化加密类，参数为加密方式，要写全2 Cipher cipher = Cipher.getIntance("AES/CBC/PKCS5Padding");3 4 //初始化，此方法可以采用三种方式，按服务器要求来添加。5 //（1）无第三个参数6 //（2）第三个参数为SecureRandom random = new SecureRandom();7 // 中random对象，随机数。(AES不可采用这种方法)8 //（3）第三个参数：IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(iv.getBytes); 9 cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,  keySpec,  ivSpec/random);

具体使用：

1 /** 2      * AES Encryption 3      * @param plainText: A string which needs to be encrypted. 4      * @return A base64's string after encrypting. 5      */ 6     private String encryptAES(String plainText) throws Exception { 7         Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_MODE); 8         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getAESKey(), new IvParameterSpec(getIV())); 9 10         // 加密過後的byte11         byte[] encryptedBytes = cipher.doFinal(plainText.getBytes());12 13         // 將byte轉為base64的string編碼14         return Base64.encodeToString(encryptedBytes, Base64.DEFAULT);15     }17 18     private String decryptAES(String encryptedText) throws Exception {19         // 將加密過後的Base64編碼格式 解碼成 byte20         byte[] decodedBytes = Base64.decode(encryptedText.getBytes(), Base64.DEFAULT);21 22         // 將解碼過後的byte 使用AES解密23         Cipher cipher = Cipher.getInstance(AES_MODE);24         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getAESKey(), new IvParameterSpec(getIV()));25 26         return new String(cipher.doFinal(decodedBytes));27     }

iv 初始化向量

1 private byte[] getIV() {2      String prefIV = prefsHelper.getIV();3      return Base64.decode(prefIV, Base64.DEFAULT);4 }

 

关于RSA：

使用RSA加解密时，在较低版本的手机上可能无法选择OAEP(最优非对称加密填充，RSA的加密解密是基于OAEP的)這個模式;

因此可以改使用RSA_PKCS1_PADDING模式，使用这个模式的話，输入必须比RSA的Key至少11個字节，如果需要被加密的字串过长的话，可以在产生Key时指定Key Size长度，或是将字串分段加密。

以预设Key Size = 2048bit(256byte)來说，输入最长只能到256–11=245byte，我們可以透过setKeySize(int keySize)指定Key的长度，但是Key Size越大，加解密时速度就越慢。

1 KeyGenParameterSpec keyGenParameterSpec = new KeyGenParameterSpec2         .Builder(KEYSTORE_ALIAS, KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT | KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)3         .setDigests(KeyProperties.DIGEST_SHA256, KeyProperties.DIGEST_SHA512)4         .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_RSA_PKCS1)5         .setKeySize(4096)6         .build();

 

引言：