Android 常用的数据加密方式

前言

Android 很多场合需要使用到数据加密，比如：本地登录密码加密，网络传输数据加密，等。在android 中一般的加密方式有如下：

1. 亦或加密
2. AES加密
3. RSA非对称加密

当然还有其他的方式，这里暂且介绍以上三种加密算法的使用方式。

亦或加密算法

什么是亦或加密？

• 亦或加密是对某个字节进行亦或运算，比如字节 A^K = V,这是加密过程;
• 当你把 V^K得到的结果就是A,也就是 V^K = A,这是一个反向操作过程，解密过程。
• 亦或操作效率很高，当然亦或加密也是比较简单的加密方式，且亦或操作不会增加空间，源数据多大亦或加密后数据依然是多大。

示例代码如下：

/**
     * 亦或加解密，适合对整个文件的部分加密，比如文件头部，和尾部
     * 对file文件头部和尾部加密，适合zip压缩包加密
     *
     * @param source 需要加密的文件
     * @param det    加密后保存文件名
     * @param key    加密key
     */
    public static void encryptionFile(File source, File det, int key) {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fis = new FileInputStream(source);
            fos = new FileOutputStream(det);
            int size = 2048;
            byte buff[] = new byte[size];
            int count = fis.read(buff);
            /**zip包头部加密*/
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                fos.write(buff[i] ^ key);
            }
            while (true) {
                count = fis.read(buff);
                /**zip包结尾加密*/
                if (count < size) {
                    for (int j = 0; j < count; j++) {
                        fos.write(buff[j] ^ key);
                    }
                    break;
                }
                fos.write(buff, 0, count);
            }
            fos.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (fis != null) {
                    fis.close();
                }
                if (fos != null) {
                    fos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    /**
     * 亦或加解密，适合对整个文件加密
     *
     * @param source 需要加密文件的路径
     * @param det    加密后保存文件的路径
     * @param key    加密秘钥key
     */
    private static void encryptionFile(String source, String det, int key) {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fis = new FileInputStream(source);
            fos = new FileOutputStream(det);
            int read;
            while ((read = fis.read()) != -1) {
                fos.write(read ^ key);
            }
            fos.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (fis != null) {
                    fis.close();
                }
                if (fos != null) {
                    fos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

总结：

1. 可以对文件的部分加密，比如zip压缩包，就可以对头部和尾部加密，因为zip头部和尾部藏有文件压缩相关的信息，所有，我们只对头部和尾部采用亦或加密算法，即可对整个zip文件加密，当你不解密试图加压是会失败的。
2. 也可以对整个文件进行亦或加密算法，所以你解密的时候其实是一个逆向的过程，使用同样的方法同样的key即可对加密的文件解密。当然以后加密的安全性可想而知，不是很安全，所以，亦或加密算法一般使用在不太重要的场景。由于亦或算法很快，所以加密速度也很快。

AES加密加密算法

什么是AES 加密

• AES 对称加密
• 高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES），在密码学中又称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，已经被多方分析且广为全世界所使用。
• Android 中的AES 加密 秘钥 key 必须为16/24/32位字节，否则抛异常

示例代码：

  private static final String TAG = "EncryptUtils";
    private final static int MODE_ENCRYPTION = 1;
    private final static int MODE_DECRYPTION = 2;
    private final static String AES_KEY = "xjp_12345!^-=42#";//AES 秘钥key，必须为16位

private static byte[] encryption(int mode, byte[] content, String pwd) {
        try {
            Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/CFB/NoPadding");//AES加密模式，CFB 加密模式
            SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(pwd.getBytes("UTF-8"), "AES");//AES加密方式
            IvParameterSpec ivSpec = new IvParameterSpec(pwd.getBytes("UTF-8"));
            cipher.init(mode == MODE_ENCRYPTION ? Cipher.ENCRYPT_MODE : Cipher.DECRYPT_MODE, keySpec, ivSpec);
            return cipher.doFinal(content);
        } catch (NoSuchAlgorithmException | NoSuchPaddingException |
                InvalidKeyException | IllegalBlockSizeException |
                BadPaddingException | InvalidAlgorithmParameterException e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, "encryption failed... err: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, "encryption1 failed ...err: " + e.getMessage());
        }
        return null;
    }

    /**
     * AES 加密
     *
     * @param source 需要加密的文件路径
     * @param dest   加密后的文件路径
     */
    public static void encryptByAES(String source, String dest) {
        encryptByAES(MODE_ENCRYPTION, source, dest);
    }

    public static void encryptByAES(int mode, String source, String dest) {
        Log.i(TAG, "start===encryptByAES");
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fis = new FileInputStream(source);
            fos = new FileOutputStream(dest);
            int size = 2048;
            byte buff[] = new byte[size];
            byte buffResult[];
            while ((fis.read(buff)) != -1) {
                buffResult = encryption(mode, buff, AES_KEY);
                if (buffResult != null) {
                    fos.write(buffResult);
                }
            }
            Log.i(TAG, "end===encryptByAES");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, "encryptByAES failed err: " + e.getMessage());
        } finally {
            try {
                if (fis != null) {
                    fis.close();
                }
                if (fos != null) {
                    fos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    /**
     * AES 解密
     *
     * @param source 需要解密的文件路径
     * @param dest   解密后保存的文件路径
     */
    public static void decryptByAES(String source, String dest) {
        encryptByAES(MODE_DECRYPTION, source, dest);
    }

总结：
AES对称加密，加解密相比于亦或加密还是有点复杂的，安全性也比亦或加密高，AES加密不是绝对的安全。

RSA非对称加密

什么是Rsa加密？

RSA算法是最流行的公钥密码算法，使用长度可以变化的密钥。RSA是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。

RSA的安全性依赖于大数分解，小于1024位的N已经被证明是不安全的，而且由于RSA算法进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上倍，这是RSA最大的缺陷，因此通常只能用于加密少量数据或者加密密钥，但RSA仍然不失为一种高强度的算法。

代码示例：

 /**************************************************
     * 1.什么是RSA 非对称加密？
     * <p>
     * 2.
     *************************************************/

    private final static String RSA = "RSA"; //加密方式 RSA
    public final static int DEFAULT_KEY_SIZE = 1024;
    private final static int DECRYPT_LEN = DEFAULT_KEY_SIZE / 8;//解密长度
    private final static int ENCRYPT_LEN = DECRYPT_LEN - 11;//加密长度
    private static final String DES_CBC_PKCS5PAD = "DES/CBC/PKCS5Padding";//加密填充方式
    private final static int MODE_PRIVATE = 1;//私钥加密
    private final static int MODE_PUBLIC = 2;//公钥加密

    /**
     * 随机生成RSA密钥对，包括PublicKey，PrivateKey
     *
     * @param keyLength 秘钥长度，范围是 512~2048，一般是1024
     * @return KeyPair
     */
    public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keyLength) {
        try {
            KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
            kpg.initialize(keyLength);
            return kpg.genKeyPair();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 得到私钥
     *
     * @return PrivateKey
     * @throws NoSuchAlgorithmException
     * @throws InvalidKeySpecException
     */
    public static PrivateKey getPrivateKey(String key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, NoSuchProviderException {
        byte[] privateKey = Base64.decode(key, Base64.URL_SAFE);
        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        return kf.generatePrivate(keySpec);
    }

    /**
     * 得到公钥
     *
     * @param key
     * @return PublicKey
     * @throws NoSuchAlgorithmException
     * @throws InvalidKeySpecException
     */
    public static PublicKey getPublicKey(String key) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeySpecException, NoSuchProviderException {
        byte[] publicKey = Base64.decode(key, Base64.URL_SAFE);
        X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
        KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
        return kf.generatePublic(keySpec);
    }

    /**
     * 私钥加密
     *
     * @param data
     * @param key
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static byte[] encryptByRSA(byte[] data, Key key) throws Exception {
        // 数据加密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    /**
     * 公钥解密
     *
     * @param data 待解密数据
     * @param key  密钥
     * @return byte[] 解密数据
     */
    public static byte[] decryptByRSA(byte[] data, Key key) throws Exception {
        // 数据解密
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(RSA);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    public static void encryptByRSA(String source, String dest, Key key) {
        rasEncrypt(MODE_ENCRYPTION, source, dest, key);
    }

    public static void decryptByRSA(String source, String dest, Key key) {
        rasEncrypt(MODE_DECRYPTION, source, dest, key);
    }

    public static void rasEncrypt(int mode, String source, String dest, Key key) {
        Log.i(TAG, "start===encryptByRSA mode--->>" + mode);
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fis = new FileInputStream(source);
            fos = new FileOutputStream(dest);
            int size = mode == MODE_ENCRYPTION ? ENCRYPT_LEN : DECRYPT_LEN;
            byte buff[] = new byte[size];
            byte buffResult[];
            while ((fis.read(buff)) != -1) {
                buffResult = mode == MODE_ENCRYPTION ? encryptByRSA(buff, key) : decryptByRSA(buff, key);
                if (buffResult != null) {
                    fos.write(buffResult);
                }
            }
            Log.i(TAG, "end===encryptByRSA");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            Log.e(TAG, "encryptByRSA failed err: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (fis != null) {
                    fis.close();
                }
                if (fos != null) {
                    fos.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

总结：
1.AES公钥加密，私钥解密
2.AES加密耗时
3.AES加密后数据会变大