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Android中是如何实现数据存储安全的

Android中是如何实现数据存储安全的，相信很多没有经验的人对此束手无策，为此本文总结了问题出现的原因和解决方法，通过这篇文章希望你能解决这个问题。

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0x01常用数据存储方法及实例 

文件 

存储数据最直接的方法就是以文件的形式保存在手机中，Android开发主要基于Java语言，因此，在文件读写等基本操作相同，文件操作和数据流来源于java.IO.*，但是对于Android而言，开发者需要注意一下几点：

1、文件目录 Android权限管理中各个应用程序有独立的存储空间，存储结构如下：

Android中是如何实现数据存储安全的

2、常见文件目录及路径

/data/data/(packageName)/cache目录 应用缓存文件，目录获取方法：File cache = getCacheDir()

/data/data/(packageName)/files目录，即应用一般文件，目录获取方法：File file = getFilesDir()

/data/data/(packageName)/shared_prefs目录，存放应用SharedPreference文件目录位置

/data/data/(packageName)/databases目录，应用数据库目录（SQLite）

/storage/emulated/0/sdcard内置sd卡目录，获取方法：String sdcard = getInnerSDCardPath()

/storage/extSdCard外置sd卡目录，获取方法：String exsdcard = Environment.getExternalStorageDirectory().getPath()

在Android手机中，获取默认sd卡目录方法明确，但是由于Android手机本身不一定支持外置sd卡，或者有/没有插入外置sd卡，因此在获取外sd卡时需要留心有坑，一是避免异常，二是分清内置和外置。

关键：位置。通过文件保存用户或者应用数据时，首先要遵循Android开发的规则，在应用目录中根据文件的类型选择保存的外置。在sd卡中存放时，避免直接保存在根目录下，这样做是避免造成用户手机文件管理的混乱；二是避免文件被修改、删除等。

数据库

Android 数据库采用SQLite，SQLite 是一款内置到移动设备上的轻量型的数据库，是遵守ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）的关联式数据库管理系统。Android开发中可以通过SQLiteOpenHelper或者自定义类SQLiteOpenHelper来实现数据存储查询修改的功能。此外SQLite数据库支持加密操作，通过sqlite3.exe或者SQLiteConnection均可对数据库进行加密操作。SQLiteEncrypt、SQLiteCrypt、SQLCipher等工具提供对数据库的加密操作，但是前两个需要收费，SQLCipher是开源工具，GitHub地址为： SQLCipher；通过SQLiteConnection类加密方法如下：

SQLiteConnection conn = new SQLiteConnection("Data Source=TestDatabase.sqlite;Version=3;"); conn.SetPassword("password"); conn.open();

SharedPreferences存储

SharedPreferences存储方式是Android中存储轻量级数据的一种方式,内部以Map方式进行存储，保存的数据以xml格式存放在本地的/data/data/(packagename)/shared_prefs文件夹下。SharedPreferencevalue支持Java的基本操作类型，如Boolean、Int，Float等，文件轻量级数据要求保存数据value大小不能太大，数据太大会给系统GC、内存带来压力，甚至造成Activity程序卡顿。

SharedPreferences pref = getSharedPreferences("test", MODE_PRIVATE); SharedPreferences.Editor editor=pref.edit(); SharedPreferences.Editor editor=pref.edit();editor.putString("name", "root");//保存字符串 editor.putInt("age", 12);//保存整型数据 editor.commit(); //putXXX 方法中第一个参数是key，第二参数为value
SharedPreferences pref = getSharedPreferences(“setting”, 0);
pref.getInt("key_name", -1); // getting Integer pref.getFloat("key_name", null); // getting Float pref.getLong("key_name", null); // getting Long //getXXX方法第一个参数表示key名称，第二个表示value默认值

0x02 Android加密算法及实现

DES，对称加密，同理有3DES，3DES在DES的基础上进行3重加密，以牺牲效率来提高加密安全性。

//DES加密[] encrypt([] data,String key){
     {
         [] bkey = key.getBytes();
         // 初始化向量IvParameterSpec iv = IvParameterSpec(bkey);
         DESKeySpec desKey = DESKeySpec(bkey);
         // 创建密匙工厂，把DESKeySpec转换成securekey
         SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance();
         SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(desKey);
         Cipher cipher = Cipher.getInstance();
         // 用密匙初始化Cipher对象cipher.init(Cipher., securekey, iv);
         // 现在，获取数据并加密
         // 加密操作cipher.doFinal(data);
     } (Throwable e) {
         e.printStackTrace();
     }
     ;
 }
//DES解密[] decrypt([] src, String key) Exception {
     [] bkey = key.getBytes();
     // 初始化向量IvParameterSpec iv = IvParameterSpec(bkey);
     // 创建一个DESKeySpec对象DESKeySpec desKey = DESKeySpec(bkey);
     // 创建密匙工厂SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance();
     // 把DESKeySpec对象转换成SecretKey对象SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(desKey);
     // Cipher对象实际完成解密操作Cipher cipher = Cipher.getInstance();
     // 用密匙初始化Cipher对象cipher.init(Cipher., securekey, iv);
     // 真正开始解密操作cipher.doFinal(src);
 }

AES 高级加密标准，用来替代DES的对称加密算法 

//AES 加密[] encrypt([] data, [] key) {
     {
         KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance();// 创建AES的Key生产者kgen.init(128, SecureRandom(key));// 128位的key生产者SecretKey secretKey = kgen.generateKey();// 根据key生成密钥[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();// 返回基本编码格式的密钥SecretKeySpec aesKey = SecretKeySpec(enCodeFormat, );// 转换为AES密钥Cipher cipher = Cipher.getInstance();// 创建密码器cipher.init(Cipher., aesKey);// 初始化为加密模式的密码器
         // 加密cipher.doFinal(data);
     }(NoSuchAlgorithmException e){
         e.printStackTrace();
     } (NoSuchPaddingException e) {
         e.printStackTrace();
     }(InvalidKeyException e) {
         e.printStackTrace();
     } (IllegalBlockSizeException e) {
         e.printStackTrace();
     } (BadPaddingException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     ;
 }//AES 解密[] decrypt([] data, [] key) {
     {
         KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance();// 创建AES的Key生产者kgen.init(128, SecureRandom(key));
         SecretKey secretKey = kgen.generateKey();// 根据用户密码，生成一个密钥[] enCodeFormat = secretKey.getEncoded();// 返回基本编码格式的密钥SecretKeySpec aesKey = SecretKeySpec(enCodeFormat, );// 转换为AES专用密钥Cipher cipher = Cipher.getInstance();// 创建密码器cipher.init(Cipher., aesKey);// 初始化为解密模式的密码器
         //解密cipher.doFinal(data);  
     } (NoSuchAlgorithmException e) {
         e.printStackTrace();
     } (NoSuchPaddingException e) {
         e.printStackTrace();
     } (InvalidKeyException e) {
         e.printStackTrace();
     } (IllegalBlockSizeException e) {
         e.printStackTrace();
     } (BadPaddingException e) {
         e.printStackTrace();
     }
     ;
 }

对称加密特点是实现效率快，但是由于加/解密密钥相同，在密钥保存、分发、安全各方面出现许多问题，例如密钥管理，密钥泄露。基于此，将加密密钥和解密密钥分开，形成客户端端使用公钥加密，服务端用私钥解密的非对称加密，将加解密密钥分开，加密密钥不必担心泄露风险。常用的非对称加密算法如RSA。

RSA加解密实现

// 生成 public and private keysKeyPair buildKeyPair() NoSuchAlgorithmException {
     keySize = 2048;
     KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance();
     keyPairGenerator.initialize(keySize);
     keyPairGenerator.genKeyPair();
 }
//RSA 加密 [] encrypt(PrivateKey privateKey, [] data) Exception {
     Cipher cipher = Cipher.getInstance();
     cipher.init(Cipher., privateKey);
     //加密cipher.doFinal(data);
 }
//RSA 解密 [] decrypt(PublicKey publicKey, [] enData) Exception {
     Cipher cipher = Cipher.getInstance();
     cipher.init(Cipher., publicKey);
     //解密cipher.doFinal(enData);
 }

在常用数据加密方法中，通常也会遇到md5、sha-256算法等，但是这些算法是明文的hash值，哈希算法和加密算法的本质是是否可逆，即由密文通过运算得到明文。特别注意，base64编码是一种编码格式，除了增加可读性难度没有任何安全性。 

0x03 存储安全进阶

在上文中介绍了常用的Android数据存储方式和加密算法，通过直观的介绍进入到Android存储安全中，在实际的应用中数据存储安全性问题是一个复制的系统性问题，不仅仅表现在开发中，从数据结构到编码以及密钥的生成和管理都会涉及到数据存储安全。

文件的隐藏 Android创建隐藏文件或者文件夹，在文件名或者文件夹名字前加一个“.”号即可（这里是英文输入法下的.号），隐藏文件/文件夹可直接进行读写。这是一个容易被开发者忽略的问题，乍一看好像没什么难度，问题在于开发者和用户视角问题。由于Android手机默认带文件查看器，因此用户可以轻松查看、修改sdcard目录下的文件，当使用隐藏文件是最大的作用是避免用户误操作。

密钥的保存 如果将密钥保存到手机文件中，或者通过硬编码的方式写在代码中，容易被逆向出来，在通常情况下，采用对称加密密钥需要保存在用户手机中，这和安全性想违背。通常最好的方式是不要保有密钥，通过固定数据或者字符串做加密密钥因子，例如用户唯一账号属性等。

编码方式 Android代码主要有Java编码，打包文件时Java代码打包成dex文件防到安装包文件中，但是dex文件容易被逆向回smali代码或者Java文件。虽然目前混淆和加壳甚至是虚拟机保护（VMP）技术已经很成熟，简单逆向工作无法获取代码逻辑和硬编码字符串，但是Java代码依然存在很高的安全风险。因此，将加解密相关操作通过Native代码实现很有必要，不仅保证效率而且在so保护技术之上安全性更高。

0x04 Android数据安全思考

随着移动互联网深入发展，目前移动应用正在发生质的改变。相比繁荣初始的粗狂、野蛮，现在的移动应用开始考虑安全和质量，特别是当前我国互联网信息安全的大形势，数据安全关乎企业和应用的生存的前提，保护应用数据安全至关重要。在Android数据存储安全中，由于Android系统的安全机制，用户获取root权限后可以访问手机所有目录，包括应用私有目录，因此，数据存储要考虑到一个白盒环境，或者非可信环境。这种情况下，数据加密的密钥成为关键。一机一密、动态密钥、密钥白盒等手段各有优缺点。一机一密需要保护密钥生成方法逻辑；动态密钥需要考虑密钥时效性，有效性以及链路安全；密钥白盒由于目前没有广泛认可，在兼容性安全性方面有待考验。 

看完上述内容，你们掌握Android中是如何实现数据存储安全的的方法了吗？如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容，欢迎关注创新互联行业资讯频道，感谢各位的阅读！


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