Android数据加密与解密实战

在现代移动应用开发中，数据的安全性越来越受到重视。尤其是对于涉及用户隐私的应用，数据加密和解密成为了不可忽视的一环。本文将介绍如何在Android应用中实现数据加密和解密，并提供一些实战经验。

加密算法

Android平台提供了多种加密算法，常用的有对称加密算法（如AES、DES）、非对称加密算法（如RSA）、消息摘要算法（如MD5、SHA-256）等。

对称加密

对称加密算法使用相同的密钥进行加密和解密操作，速度较快，适用于大量数据的加密。其中，AES算法是目前最常用的对称加密算法之一，提供了多种加密模式和填充方式。

在Android中使用AES算法进行加密和解密操作，可以使用javax.crypto包下的Cipher类和SecretKey类。示例代码如下：

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.SecretKeyFactory;
import javax.crypto.spec.PBEKeySpec;
import javax.crypto.spec.PBEParameterSpec;

// 加密
public byte[] encrypt(byte[] input, String password) throws Exception {
    // 创建密钥
    SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("PBEWithMD5AndDES");
    PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
    SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);
    
    // 创建加密器
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("PBEWithMD5AndDES");
    PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, iterationCount);
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey, paramSpec);
    
    // 执行加密操作
    return cipher.doFinal(input);
}

// 解密
public byte[] decrypt(byte[] input, String password) throws Exception {
    // 创建密钥
    SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("PBEWithMD5AndDES");
    PBEKeySpec keySpec = new PBEKeySpec(password.toCharArray());
    SecretKey secretKey = keyFactory.generateSecret(keySpec);
    
    // 创建解密器
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("PBEWithMD5AndDES");
    PBEParameterSpec paramSpec = new PBEParameterSpec(salt, iterationCount);
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey, paramSpec);
    
    // 执行解密操作
    return cipher.doFinal(input);
}

非对称加密

非对称加密算法使用一对密钥（公钥和私钥）进行加密和解密操作，安全性更高。在Android中，可以使用javax.crypto包下的KeyPairGenerator类和KeyStore类存储密钥。

import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.KeyStore;

// 生成密钥对
public KeyPair generateKeyPair() throws Exception {
    // 生成密钥对
    KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
    keyPairGenerator.initialize(2048); // 密钥长度
    KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
    
    // 保存密钥对到KeyStore
    KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
    keyStore.load(null);
    keyStore.setKeyEntry("alias", keyPair.getPrivate(), null, null);
    
    return keyPair;
}

// 加密
public byte[] encrypt(byte[] input) throws Exception {
    KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
    keyStore.load(null);
    KeyStore.PrivateKeyEntry privateKeyEntry = (KeyStore.PrivateKeyEntry) keyStore.getEntry("alias", null);
    
    // 获取公钥
    PublicKey publicKey = privateKeyEntry.getCertificate().getPublicKey();
    
    // 创建加密器
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
    
    // 执行加密操作
    return cipher.doFinal(input);
}

// 解密
public byte[] decrypt(byte[] input) throws Exception {
    KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
    keyStore.load(null);
    KeyStore.PrivateKeyEntry privateKeyEntry = (KeyStore.PrivateKeyEntry) keyStore.getEntry("alias", null);
    
    // 获取私钥
    PrivateKey privateKey = privateKeyEntry.getPrivateKey();
    
    // 创建解密器
    Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/PKCS1Padding");
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
    
    // 执行解密操作
    return cipher.doFinal(input);
}

消息摘要

消息摘要算法是将任意长度的数据映射为固定长度的摘要值。在Android中，可以使用java.security包下的MessageDigest类实现消息摘要操作。

import java.security.MessageDigest;

public String hash(String input) throws Exception {
    // 创建消息摘要对象
    MessageDigest messageDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-256");
    
    // 执行摘要操作
    byte[] digest = messageDigest.digest(input.getBytes("UTF-8"));
    
    // 将摘要值转换为十六进制表示
    StringBuilder hexString = new StringBuilder();
    for (byte b : digest) {
        String hex = Integer.toHexString(0xFF & b);
        if (hex.length() == 1) {
            hexString.append('0');
        }
        hexString.append(hex);
    }
    
    return hexString.toString();
}

数据加密与解密实战

在实际的Android应用中，我们可以使用上述的加密算法来保护数据的安全性。以下是一些实战经验：

1. 在存储敏感数据（如密码、密钥等）时，应该优先使用非对称加密算法，将密钥保存在KeyStore中。这样可以防止密钥被恶意应用或者用户攻击。
2. 对于其他类型的数据，可以使用对称加密算法进行加密。AES算法是一种安全性较高、效率较高的选择。
3. 消息摘要算法常用于校验数据完整性。在传输或存储数据时，可以先计算消息摘要，然后将消息和摘要一起传输或存储。接收方可以通过计算摘要来验证消息的完整性。
4. 加密和解密操作可能消耗较多的计算资源，尤其是处理大文件时。为了提高性能，可以考虑使用异步任务或线程池来执行加密和解密操作。

综上所述，Android应用中的数据加密和解密是保护用户隐私的重要环节。合理选择合适的加密算法，结合实际需求，可以确保应用数据的安全性和私密性。

本文来自极简博客，作者：美食旅行家，转载请注明原文链接：Android数据加密与解密实战