详解Android安全防护之加密算法

摘要

也许有些开发者或者企业觉得。我们公司的app，数据量这些少，会有那个黑客吃饱了没事做来破解啊。又不是支付宝，或者其他那些用户量很多的应用。如果是这样想的话，那只能说目光短浅了。

Android应用常用的加密算法

如果说按加密的内容是否可以还原，可以分为可逆加密和非可逆加密。

非可逆加密：也就是说加密后的数据是不能还原成原来的数据。比如MD5加密 加密一个密码：123456 加密后成: afabsbfbabf437hfbbff73(结果并不一定是这个，只是举例)。也就是说加密后的结果afabsbfbabf437hfbbff73是不能够在解密出123456这个值的。

可逆加密：可逆加密有一个公钥和一个私钥，通过公钥进行数据的加密，通过私钥进行解密。代表有：RSA，AES。

对称加密和非对称加密：可逆加密根据其使用加解密是否使用同一个密钥又分为对称加密（加解密使用同一个密钥）和非对称加密（加解密的密钥分开）

MD5

MD5的特点：

1、压缩性：任意长度的数据，算出来的MD5值的长度都是固定。

2、容易计算性：从原始数据计算出MD5值是很容易的。

3、抗修改性：愿数据只要有一点点的改动，得到的MD5差别都是很大的。

4、强抗碰撞性：从原数据计算出来的MD5，想要找到一个具有相同的MD5,非常难。

MD5的应用场景：

1、一致性验证（比如下载某个文件，不知道文件是否下载完成，可以MD5进行校验。加密文件比较耗时，需要放到子线程中）

2、密码的存储（如登陆注册这些，账号密码会保存到sp中，直接就保存到账号密码的MD5值就好了。这样也可以避免服务器权限者知道这个密码）

MD5的简单使用

先写一个MD5的工具类

package com.example.huangjialin.md5test;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;

public class Utils {

    public static String md5(String content) {
        byte[] hash = null;
        try {
            hash = MessageDigest.getInstance("MD5").digest(content.getBytes("UTF-8"));
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(hash.length * 2);
        for (byte b: hash) {
            if ((b & 0xFF) < 0x10){
                stringBuilder.append("0");

            }
            stringBuilder.append(Integer.toHexString(b & 0xFF));

        }
        return stringBuilder.toString();
    }

}

简单的解释一下上面的，首先是通过MessageDigest.getInstance(“MD5”)来获取到MessageDigest这个类，这个类是java自带的一个加密类，然后通过调用digest()方法来的获取到加密后的字节数组。该方法传入的参数是byte[] input 所以还需要将字符串转化为byte[]。得到加密后的字节数组以后，将他们转换成16禁止的字符串，然后拼接起来就可以了。

然后直接调用：

/**
* MD5加密
*/
button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        String md5_123456abc = Utils.md5("123456abc");
        String md5_huangjialin = Utils.md5("huangjialin");
        Log.i("huangjialin","    md5_123456abc算出的MD5值是：    " + md5_123456abc);
        Log.i("huangjialin","    md5_huangjialin算出的MD5值是：   " + md5_huangjialin);
    }
});

得出的结果：

09-20 15:33:12.208 7352-7352/com.example.huangjialin.md5test I/huangjialin:     md5_123456abc算出的MD5值是：    df10ef8509dc176d733d59549e7dbfaf

09-20 15:33:12.208 7352-7352/com.example.huangjialin.md5test I/huangjialin:     md5_huangjialin算出的MD5值是：   08e768954478c8669619d7d087db0070

这里说一句题外话：Log输出日志有很多种如Log.i();Log.d()等等，但是现在有些手机厂商直接就把等级较低的日志给屏蔽掉，所以有些日志输出在有些手机可以看到，有些手机没有看到。解决办法就是换输出等级较高的就OK了。

RSA

RSA是现在比较流行的一种非对称加密的，它需要一对密钥（公钥和私钥）公钥进行加密，私钥进行解密。

RSA的加密原理

1、随机选择两个大的质数P和Q，P不等于Q，计算出结果：N = P*Q；

2、选择一个大于1，小于N的自然数E，E必须和（P-1）*（Q-1）互素。

3、用公式计算出D：D*E = mod（P-1）*（Q-1）

4、销毁P和Q

最终得到的N，E就是公钥，D就是私钥了。

RSA加解密步骤

1、甲方生成密钥对（公钥和私钥，公钥用来加密数据，私钥自己保留，用来解密数据）

2、甲方使用私钥加密数据，然后用私钥对加密后的数据签名，并把这些放送给乙方，乙方使用公钥，签名来验证带解密数据是否有效，如果有效就使用公钥对数据进行解密

3、乙方使用公钥加密数据，向甲方发送经过加密后的数据，甲方或者加密数据后，就可以通过私钥进行解密了。

RSA使用场景

项目中一些敏感的数据，比如身份证号，银行卡，等相关信息可通过加密后在传给服务器，服务器使用私钥进行解密。

RSA密钥对生成

RSA的密钥对生成方式有两种

/*
      初始化KeyPairGenerator类，并获取到公钥和私钥
    */
    byte[] publicKeyByte;
    byte[] prvateKtyByte;

    public void getKey() {
        try {
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(“RSA”);//KeyPairGenerator类是java专门提供生成密钥对的一个类。
            keyPairGenerator.initialize(1024); //设置密钥对的大小
            KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();
            PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();//获取私钥
            PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();//获取公钥
            prvateKtyByte = privateKey.getEncoded();//私钥对应的字节数组
            publicKeyByte = publicKey.getEncoded(); //公钥对应的字节数组

        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

当然上面这种生成密钥对的方式，基本很少会在项目中使用使用，用得比较多的还是第二中方式。

第二种是通过OpenSSl工具生成密钥对

这种生成密钥对的方式需要安装OpenSSl。这里就不说具体怎么安装了。这里简单的说一下生成密钥对所需要的一些命令

使用命令生成私钥：

genrsa -out rsa_private_key.pem 1024

这条命令是让openssl随机生成一份私钥，长度为1024

使用命令生成公钥：

rsa -in rsa_private_key.pem -out rsa_public_key.pem -pubout

命令成功以后，就会在openSSL下的bin目录下生成公钥和私钥，然后就可以进行加密和解密了。

加密

/**
     * 加密
     */

    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.O)
    public byte[] encryption(String content) {
        byte[] result = null;
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKeyByte);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
            result = cipher.doFinal(content.getBytes());
            Log.i("huangjialin", "---->  " + Base64.getEncoder().encodeToString(result));
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeySpecException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }

解密

/**
     * 解密
     */

    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.O)

    public void decryption() {

        Cipher cipher = null;
        try {
            cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            //私钥需要通过PKCS8EncodedKeySpec来读取
            PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(prvateKtyByte);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            //生成私钥
            PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(keySpec);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
            //String content = "123456";
            byte[] input = encryption("123456");
            byte[] result = cipher.doFinal(input);
            Log.i("huangjialin", "--解密-->  " + new String(result));
            //Assert.assertTrue(content.equals(new String(result)));

        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (NoSuchPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BadPaddingException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalBlockSizeException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeyException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvalidKeySpecException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

当然上面的代码是我写测试用的，真正项目中，还得封装好，把它弄成工具类，进行调用。

AES

AES是一个对称加密，也就是说使用AES进行加密和解密，他们使用的密钥都是一样的。AES加密算法是密码学中的高级加密标准，又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析并使用。同时AES他的算法加密强度大，执行效率很高。

AES使用场景

1、由于AES是对称加密，加解密都是使用同一个密钥，所以说在项目中一些敏感的数据需要保存到本地。可以先同AES的密钥进行加密，需要用的使用，将数据取出来再进行解密。

2、可以进行对一些敏感数据进行加密，然后在传递给服务器。

AES使用

在Android7.0之前可以这样获取到密钥

private SecretKey generateKey(String seed) throws Exception {
        // 获取秘钥生成器
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("AES");
        // 通过种子初始化
        SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG", "Crypto");

        secureRandom.setSeed(seed.getBytes("UTF-8"));
        keyGenerator.init(128, secureRandom);
        // 生成秘钥并返回
        return keyGenerator.generateKey();
    }

但是在Android7.0之后就不支持了，移除了Crypto。当然也这种获取密钥方式在7.0之后Google也给出了解决方案，但是官方并不建议这样来获取。具体的可以看这里。https://android-developers.googleblog.com/2016/06/security-crypto-provider-deprecated-in.html

官方给出的是另一种方式，并不需要获取密钥，而是定义密码的形式。

package com.example.huangjialin.md5test;

import android.os.Bundle;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.util.Base64;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;
import android.widget.TextView;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private EditText edittext;
    private Button button, jiami, jiemi;
    private TextView textView;
    private SecretKey secretKey;
    private byte[] bytes;
    private String content = "huangjialin,我是要加密的数据";
    String password = "huangji黄家磷";

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        edittext = findViewById(R.id.edittext);
        button = findViewById(R.id.button);
        textView = findViewById(R.id.textview);
        jiami = findViewById(R.id.jiami);
        jiemi = findViewById(R.id.jiemi);

        Log.i("huagjialin", "--加密的数据-- > " + content);

        /**
         * 获取密钥
         */
       /* button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                try {
                    secretKey = generateKey("huangjiain");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        });*/

        /**
         * 加密
         */

        jiami.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                try {
                    bytes = encrypt(content, password);
                    String str = new String(bytes);
                    Log.i("huagjialin", "--加密后的数据-- > " + Base64.decode(str,Base64.DEFAULT));
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        });

        /**
         * 解密
         */

        jiemi.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                try {
                    byte[] by = decrypt(bytes, password);
                    String string = new String(by);
                    Log.i("huagjialin", "--解密后的数据-- > " + string);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

    }

    /**
     * 另一种加密形式
     */
    private byte[] encrypt(String content, String password) throws Exception {
        // 创建AES秘钥
        SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(password.getBytes(), "AES/CBC/PKCS5PADDING");
        // 创建密码器
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        // 初始化加密器
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        // 加密
        return cipher.doFinal(content.getBytes("UTF-8"));
    }

    /**
     * 解密
     */
    private byte[] decrypt(byte[] content, String password) throws Exception {
        // 创建AES秘钥
        SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(password.getBytes(), "AES/CBC/PKCS5PADDING");
        // 创建密码器
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");
        // 初始化解密器
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        // 解密
        return cipher.doFinal(content);
    }

}

09-20 21:12:36.394 15933-15933/com.example.huangjialin.md5test I/huagjialin: --加密的数据-- > huangjialin,我是要加密的数据

09-20 21:12:39.561 15933-15933/com.example.huangjialin.md5test I/huagjialin: --加密后的数据-- > [B@d62495e

09-20 21:12:41.829 15933-15933/com.example.huangjialin.md5test I/huagjialin: --解密后的数据-- > huangjialin,我是要加密的数据

以上就是我们比较常用的几种加密的一些内容。

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