android 加密 SQLCipher和Conceal

        在Android中，通常使用SQLite来管理本地数据。但是如果手机被ROOT了，用户能够轻易查看到SQLite数据库中的信息。如果数据库中包含用户私密信息或者APP的关键信息，那么也就能够轻易被其他人访问。现在这是所有开发不希望看见的。

       这里讲两种数据加密方法。分别采用SQLCipher和ConCeal。并分别讲述这两种方法的优缺点。

       一. SQLCipher

       SQLCipher是在SQLite基础上进行扩展的开源数据库，它增加了数据加密功能，并且支持多种不同的平台。

首先需要下载Android项目所依赖的SQLCipher包，下载地址是：

      https://s3.amazonaws.com/sqlcipher/SQLCipher+for+Android+v2.2.2.zip

 解压压缩包，有assets和libs这两个目录，assets文件夹中有icudt461.zip，libs文件夹中有armeabi文件夹，下面有三个.so的文件。需要将这两个目录中的内容复制添加到需要加密数据库的Android项目的assets和libs文件夹中。

         到此准备工作完毕，，我们需要建立一个SQLCipherDatabaseHelper继承自SQLiteOpenHelper，这里使用的不是Android API中的SQLiteOpenHelper，而是net.sqlcipher.database包下的SQLiteOpenHelper。代码如下：

import android.content.Context;import net.sqlcipher.database.SQLiteDatabase;import net.sqlcipher.database.SQLiteDatabase.CursorFactory;import net.sqlcipher.database.SQLiteOpenHelper;public class MyDatabaseHelper extends SQLiteOpenHelper{ public static final String CREATE_TABLE = "create table Book(name text, pages integer)";        public MyDatabaseHelper(Context context, String name, CursorFactory factory, int version) {          super(context, name, factory, version);      }        @Override      public void onCreate(SQLiteDatabase db) {          db.execSQL(CREATE_TABLE);      }        @Override      public void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int arg1, int arg2) {        }}

      我们引入的是net.sqlcipher.database.SQLiteOpenHelper在这段代码中，建立了一个书籍的表，分别记录书名name和页数pages。

     除了引入的包不一样，其他的用法和SQLite都是完全相同。 添加和查询数据的代码和SQLite是相同的。

public class MainActivity extends Activity {            private SQLiteDatabase db;        @Override      protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {          super.onCreate(savedInstanceState);          setContentView(R.layout.activity_main);          SQLiteDatabase.loadLibs(this);          MyDatabaseHelper dbHelper = new MyDatabaseHelper(this, "demo.db", null, 1);          db = dbHelper.getWritableDatabase("secret_key");          Button addData = (Button) findViewById(R.id.add_data);          Button queryData = (Button) findViewById(R.id.query_data);          addData.setOnClickListener(new OnClickListener() {              @Override              public void onClick(View v) {                  ContentValues values = new ContentValues();                  values.put("name", "达芬奇密码");                  values.put("pages", 566);                  db.insert("Book", null, values);              }          });          queryData.setOnClickListener(new OnClickListener() {              @Override              public void onClick(View v) {                  Cursor cursor = db.query("Book", null, null, null, null, null, null);                  if (cursor != null) {                      while (cursor.moveToNext()) {                          String name = cursor.getString(cursor.getColumnIndex("name"));                          int pages = cursor.getInt(cursor.getColumnIndex("pages"));                          Log.d("TAG", "book name is " + name);                          Log.d("TAG", "book pages is " + pages);                      }                  }                  cursor.close();              }          });      }  }  

     在OnCreate()中，调用了SQLiteDatabase的loadLibs()静态方法将SQLCipher所以来的.so加载进来，注意引入的是net.sqlcipher.database下的SQLiteDatabase。然后我们创建了MyDatabaseHelper的实例，并调用getWritableDatabase()方法去获取SQLiteDatabase对象。这里在调用getWritableDatabase()方法的时候传入了一个字符串参数，它就是SQLCipher所依赖的key，在对数据库进行加解密的时候SQLCipher都将使用这里指定的key。

     在添加数据按钮的点击事件里面，我们通过ContentValues构建了一条数据，然后调用SQLiteDatabase的insert()方法将这条数据插入到Book表中。

     在查询数据按钮的点击事件里面，我们调用SQLiteDatabase的query()方法来查询Book表中的数据，查询到的结果会存放在Cursor对象中，注意这里使用的是net.sqlcipher包下的Cursor。然后对Cursor对象进行遍历，并将查询到的结果打印出来。

     现在运行一下程序，先点击添加数据按钮，再点击查询数据按钮，刚刚添加的那条数据就应该在控制台里打印出来了。

     SQLCipher提供的API与Android原生的API操作起来是几乎一模一样的，因为SQLCipher对Android SDK中所有与数据库相关的API做了一份镜像。这样开发者可以向操作普通数据库文件一样来操作SQLCipher，而所有的加密解密操作，对开发人员而言都是黑盒的，SQLCipher在背后帮我们做好了。

      二。ConCeal

     ConCeal是Facebook推出的用于对数据进行快速加密和认证的开发包，Facebook用它来加密手机、平板电脑SD卡中的数据和图片。能够高效快速地在磁盘上加密大文件，对于低版本的android系统、低内存、较慢的处理器，都有很好的效率。ConCeal的加密算法基于OpenSSL，经过编译之后，apk包大小只增加0.1MB左右，能够兼容众多Android版本，减少后期维护。

      项目主页是：http://www.open-open.com/lib/view/home/1394779937806

     Android的jar包下载地址：http://facebook.github.io/conceal/documentation/

     ConCeal的加密代码判断是：

//使用秘钥链和原生库的默认实现，来创建一个新的加密对象Crypto crypto = new Crypto(  new SharedPrefsBackedKeyChain(context),  new SystemNativeCryptoLibrary()); //检查加密功能是否可用//如果Android没有正确载入库，则此步骤可能失败if (!crypto.isAvailable()) {  return;} OutputStream fileStream = new BufferedOutputStream(  new FileOutputStream(file)); //创建输出流，当数据写入流的时候进行加密，并将加密后的数据输出到文件OutputStream outputStream = crypto.getCipherOutputStream(  fileStream,  entity); //将纯文本写入其中outputStream.write(plainText);outputStream.close();

      ConCeal的解密代码段是：

// 打开用ConCeal加密的文件FileInputStream fileStream = new FileInputStream(file);// 创建一个输入流，当数据读入的时候用ConCeal进行解密InputStream inputStream = crypto.getCipherInputStream(  fileStream,entity);// 变为字节int read;byte[] buffer = new byte[1024];

// 读入整个输入流，在输入流结束时进行验证，如果不一直验证到流结束，将有安全漏洞while ((read = inputStream.read(buffer)) != -1) {  out.write(buffer, 0, read);}inputStream.close();

      创建新的KeyChain。程序中有默认的KeyChain，但是也可以继承KeyChain以实现一个自己的KeyChain。

public class CustomKeyChain implements KeyChain {  ...}

      下面讲述ConCeal的具体实现

      1. 从http://facebook.github.io/conceal/documentation/中下载工程所需要的两个Jar包和so文件，分别点击ConCeal Jar、Android Jar与Native Binaries下载即可。将libconceal.jar与conceal_android.jar放入工程的libs文件夹下。下载的libs.rar解压后，把armeabi文件夹下的libconceal.so文件翻入自己工程libs文件夹下的armeabi文件夹下即可。

      2. 加密

private void encryption(){// Creates a new Crypto object with default implementations of // a key chain as well as native library.Crypto crypto = new Crypto(  new SharedPrefsBackedKeyChain(context),  new SystemNativeCryptoLibrary());// Check for whether the crypto functionality is available// This might fail if Android does not load libaries correctly.if (!crypto.isAvailable()) {Toast.makeText(context, "ENCRYPTION FAIL!", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}try {//加密后的文件路径File file = new File(GPUtils.getSharePicPath() + "/text.txt");OutputStream fileStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));com.facebook.crypto.Entity entity = new com.facebook.crypto.Entity("text");// Creates an output stream which encrypts the data as// it is written to it and writes it out to the file.OutputStream outputStream;outputStream = crypto.getCipherOutputStream(fileStream, entity);//需要加密的textString plainString = "TEST！！！测试！！！";//将String变为byt[]类型byte[] plainText = plainString.getBytes();// Write plaintext to it.outputStream.write(plainText);outputStream.close();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (CryptoInitializationException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (KeyChainException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}

          Entity应该是加密所使用秘钥。但是具体没有研究。

      3. 解密

private void decryption(){// Creates a new Crypto object with default implementations of // a key chain as well as native library.Crypto crypto = new Crypto(  new SharedPrefsBackedKeyChain(context),  new SystemNativeCryptoLibrary());try {//需要解密的文件路径File file = new File(GPUtils.getSharePicPath() + "/text.txt");// Get the file to which ciphertext has been written.FileInputStream fileStream = new FileInputStream(file);com.facebook.crypto.Entity entity = new com.facebook.crypto.Entity("text");// Creates an input stream which decrypts the data as// it is read from it.InputStream inputStream;inputStream = crypto.getCipherInputStream(fileStream,entity);// Read into a byte array.int read;byte[] buffer = new byte[1024];//解密后的文本String plainString = new String();// You must read the entire stream to completion.// The verification is done at the end of the stream.// Thus not reading till the end of the stream will cause// a security bug. StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();    while((read = inputStream.read(buffer)) > 0){        stringBuilder.append(new String(buffer, 0, read));    }    plainString = stringBuilder.toString();Toast.makeText(context, plainString, Toast.LENGTH_SHORT).show();inputStream.close();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (CryptoInitializationException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} catch (KeyChainException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}

       在解密时，new Entity时使用的String必须与解密时相同，否则不能正确解密。

       4. 扩展

       目前只是实现了加密String类型。其余类型没有实现。猜测JSON类型的应该也是可以的。这样的话，对于结构化的数据也能较好得加解密了。

     三。总结

       总结一下就是，SQLite对程序猿而言，只需要选择秘钥，其余查询、插入等数据库操作方法与SQLite几乎一模一样，以为它是SQLite的镜像，容易上手，加密结构化数据很便利。但是导入的jar包较大，会增加4MB左右apk大小。Conceal上手相对于SQLite而言，稍微慢一点点，加密大型的结构化的数据较为麻烦。但是体量小，对apk包大小影响很小，只增加0.1MB左右。如果进行快速小型的加密时，使用ConCeal较为方便。