利用 Android 密钥库系统，您可以在容器中存储加密密钥，从而提高从设备中提取密钥的难度。在密钥进入密钥库后，可以将它们用于加密操作，而密钥材料仍不可导出。此外，它提供了密钥使用的时间和方式限制措施，例如要求进行用户身份验证才能使用密钥，或者限制为只能在某些加密模式中使用。如需了解详细信息，请参阅安全功能部分。

密钥库系统由 KeyChain

安全功能

Android 密钥库系统可以保护密钥材料免遭未经授权的使用。首先，Android 密钥库可以防止从应用进程和 Android 设备中整体提取密钥材料，从而避免了在 Android 设备之外以未经授权的方式使用密钥材料。其次，Android 密钥库可以让应用指定密钥的授权使用方式，并在应用进程之外强制实施这些限制，从而避免了在 Android 设备上以未经授权的方式使用密钥材料。


提取防范

Android 密钥库密钥使用两项安全措施来避免密钥材料被提取：


  • 密钥材料永不进入应用进程。通过 Android 密钥库密钥执行加密操作时，应用会将待签署或验证的明文、密文和消息馈送到执行加密操作的系统进程。如果应用进程受攻击，攻击者也许能使用应用密钥，但无法提取密钥材料（例如，在 Android 设备以外使用）。
  • 您可以将密钥材料绑定至 Android 设备的安全硬件，例如可信执行环境 (TEE) 和安全元素 (SE)。为密钥启用此功能时，其密钥材料永远不会暴露于安全硬件之外。如果 Android 操作系统受到攻击或者攻击者可以读取设备内部存储空间，攻击者也许能在 Android 设备上使用应用的 Android 密钥库，但无法从设备上提取这些数据。只有设备的安全硬件支持密钥算法、区块模式、填充方案和密钥有权使用的摘要的特定组合时，才可启用此功能。要检查是否为密钥启用了此功能，请获取密钥的 

KeyInfo

  •  并检查 

KeyInfo.isInsideSecurityHardware()

密钥使用授权

为了避免在 Android 设备上以未经授权的方式使用密钥材料，在生成或导入密钥时 Android 密钥库会让应用指定密钥的授权使用方式。一旦生成或导入密钥，其授权将无法更改。然后，每次使用密钥时，都会由 Android 密钥库强制执行授权。这是一项高级安全功能，通常仅用于有以下要求的情形：在生成/导入密钥后（而不是之前或当中），应用进程受到攻击不会导致密钥以未经授权的方式使用。


支持的密钥使用授权可归为以下几个类别：

  • 加密：授权密钥算法、运算或目的（加密、解密、签署、验证）、填充方案、区块模式以及可与密钥搭配使用的摘要；
  • 时间有效性间隔：密钥获得使用授权的时间间隔；
  • 用户身份验证：密钥只能在用户最近进行身份验证时使用。请参阅要求进行用户身份验证才能使用密钥。

作为一项额外的安全措施，对于密钥材料位于安全硬件内部的密钥（请参阅 KeyInfo.isInsideSecurityHardware()），某些密钥使用授权可能由安全硬件实施，具体取决于 Android 设备。加密和用户身份验证授权可能由安全硬件实施。由于安全硬件一般不具备独立的安全实时时钟，时间有效性间隔授权不可能由其实施。您可以使用 KeyInfo.isUserAuthenticationRequirementEnforcedBySecureHardware()

选择密钥链或 Android 密钥库提供程序

在需要系统级凭据时请使用 KeyChain API。在应用通过 KeyChain使用 Android 密钥库提供程序让各个应用存储自己的凭据，并且只允许应用自身访问。这样，应用可以管理仅能由自己使用的凭据，同时又可以提供等同于 KeyChain

使用 Android 密钥库提供程序

要使用此功能，请使用标准的 KeyStore 和 KeyPairGenerator 或 KeyGenerator 类，以及在 Android 4.3（API 级别 18）中引入的 AndroidKeyStoreAndroidKeyStore 注册为 KeyStore 类型以用于 KeyStore.getInstance(type) 方法，而在用于 KeyPairGenerator.getInstance(algorithm, provider)和 KeyGenerator.getInstance(algorithm, provider)

生成新私钥

生成新的 PrivateKey 要求您同时指定自签署证书具备的初始 X.509 属性。之后，您可以使用 KeyStore.setKeyEntry要生成密钥，请使用 KeyPairGenerator 和 KeyPairGeneratorSpec：

/*
 * Generate a new EC key pair entry in the Android Keystore by
 * using the KeyPairGenerator API. The private key can only be
 * used for signing or verification and only with SHA-256 or
 * SHA-512 as the message digest.
 */
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(
        KeyProperties.KEY_ALGORITHM_EC, "AndroidKeyStore");
kpg.initialize(new KeyGenParameterSpec.Builder(
        alias,
        KeyProperties.PURPOSE_SIGN | KeyProperties.PURPOSE_VERIFY)
        .setDigests(KeyProperties.DIGEST_SHA256,
            KeyProperties.DIGEST_SHA512)
        .build());

KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();

生成新密钥

要生成密钥，请使用 KeyGenerator 和 KeyGenParameterSpec。

使用密钥库条目

AndroidKeyStore 提供程序的使用通过所有的标准 KeyStore

列出条目

通过调用 aliases()

/*
 * Load the Android KeyStore instance using the the
 * "AndroidKeyStore" provider to list out what entries are
 * currently stored.
 */
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
ks.load(null);
Enumeration<String> aliases = ks.aliases();

签署和验证数据

通过从密钥库提取 KeyStore.Entry 并使用 Signature API（例如 sign()）签署数据：

/*
 * Use a PrivateKey in the KeyStore to create a signature over
 * some data.
 */
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
ks.load(null);
KeyStore.Entry entry = ks.getEntry(alias, null);
if (!(entry instanceof PrivateKeyEntry)) {
    Log.w(TAG, "Not an instance of a PrivateKeyEntry");
    return null;
}
Signature s = Signature.getInstance("SHA256withECDSA");
s.initSign(((PrivateKeyEntry) entry).getPrivateKey());
s.update(data);
byte[] signature = s.sign();

类似地，请使用 verify(byte[])

/*
 * Verify a signature previously made by a PrivateKey in our
 * KeyStore. This uses the X.509 certificate attached to our
 * private key in the KeyStore to validate a previously
 * generated signature.
 */
KeyStore ks = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
ks.load(null);
KeyStore.Entry entry = ks.getEntry(alias, null);
if (!(entry instanceof PrivateKeyEntry)) {
    Log.w(TAG, "Not an instance of a PrivateKeyEntry");
    return false;
}
Signature s = Signature.getInstance("SHA256withECDSA");
s.initVerify(((PrivateKeyEntry) entry).getCertificate());
s.update(data);
boolean valid = s.verify(signature);

要求进行用户身份验证才能使用密钥

生成密钥或将密钥导入到 AndroidKeyStore

这是一项高级安全功能，通常仅用于有以下要求的情形：在生成/导入密钥后（而不是之前或当中），应用进程受到攻击不会导致密钥被未经身份验证的用户使用。

如果密钥仅授权给经过身份验证的用户使用，可以将其配置为以下列两种模式之一运行：

  • 经过身份验证的用户可以在一段时间内使用密钥。在用户解锁安全锁定屏幕或使用 

KeyguardManager.createConfirmDeviceCredentialIntent

  •  流程确认其安全锁定屏幕凭据后，即可使用此模式中的所有密钥。每个密钥的授权持续时间各不相同，并由 

setUserAuthenticationValidityDurationSeconds

  •  在密钥生成或导入时指定。此类密钥只能在启用安全锁定屏幕时生成或导入（请参阅 

KeyguardManager.isDeviceSecure()

  • ）。在安全锁定屏幕停用（重新配置为“无”、“滑动”或不验证用户身份的其他模式）或被强制重置（例如由设备管理员执行）时，这些密钥将永久失效。
  • 用户身份验证会授权与某一密钥关联的特定加密操作。在此模式中，涉及此类密钥的每个操作都需要用户单独授权。目前，此类授权的唯一方式是指纹身份验证：

FingerprintManager.authenticate

  • 。此类密钥只能在至少注册一个指纹时生成或导入（请参阅 

FingerprintManager.hasEnrolledFingerprints

  • ）。一旦注册新指纹或取消注册所有指纹，这些密钥将永久失效。

支持的算法


Cipher



KeyGenerator



KeyFactory



KeyPairGenerator



Mac



Signature



SecretKeyFactory


密码

算法

提供支持的 API 级别

备注

AES/CBC/NoPadding

23+

 

AES/CBC/PKCS7Padding

23+

 

AES/CTR/NoPadding

23+

 

AES/ECB/NoPadding

23+

 

AES/ECB/PKCS7Padding

23+

 

AES/GCM/NoPadding

23+

仅支持 12 字节长的 IV。

RSA/ECB/NoPadding

18+

 

RSA/ECB/PKCS1Padding

18+

 

RSA/ECB/OAEPWithSHA-1AndMGF1Padding

23+

 

RSA/ECB/OAEPWithSHA-224AndMGF1Padding

23+

 

RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding

23+

 

RSA/ECB/OAEPWithSHA-384AndMGF1Padding

23+

 

RSA/ECB/OAEPWithSHA-512AndMGF1Padding

23+

 

RSA/ECB/OAEPPadding

23+

 

KeyGenerator

算法

提供支持的 API 级别

备注

AES

23+

支持的大小：128、192、256

HmacSHA1

23+

  • 支持的大小：8 - 1024（含），必须是 8 的倍数
  • 默认大小：160

HmacSHA224

23+

  • 支持的大小：8 - 1024（含），必须是 8 的倍数
  • 默认大小：224

HmacSHA256

23+

  • 支持的大小：8 - 1024（含），必须是 8 的倍数
  • 默认大小：256

HmacSHA384

23+

  • 支持的大小：8 - 1024（含），必须是 8 的倍数
  • 默认大小：384

HmacSHA512

23+

  • 支持的大小：8 - 1024（含），必须是 8 的倍数
  • 默认大小：512

KeyFactory

算法

提供支持的 API 级别

备注

EC

23+

KeyInfo（仅私钥）、ECPublicKeySpec（仅公钥）、X509EncodedKeySpec（仅公钥）

RSA

23+

KeyInfo（仅私钥）、RSAPublicKeySpec（仅公钥）、X509EncodedKeySpec（仅公钥）

密钥库

密钥库支持的密钥类型与 

KeyPairGenerator 和 

KeyGenerator 支持的相同。


KeyPairGenerator

算法

提供支持的 API 级别

备注

DSA

19–22

 

EC

23+

  • 支持的大小：224、256、384、521
  • 支持的命名曲线：P-224 (secp224r1)、P-256（又称为 secp256r1 和 prime256v1）、P-384（又称为 secp384r1）、P-521（又称为 secp521r1）

在 API 级别 23 前，EC 密钥可使用经 "RSA" 算法初始化的 KeyPairGeneratorSpec 的 KeyPairGenerator 生成，其密钥类型需使用 setKeyType(String)

RSA

18+

  • 支持的大小：512、768、1024、2048、3072、4096
  • 支持的公共指数：3、65537
  • 默认公共指数：65537

Mac

算法

提供支持的 API 级别

备注

HmacSHA1

23+

 

HmacSHA224

23+

 

HmacSHA256

23+

 

HmacSHA384

23+

 

HmacSHA512

23+

 

签名

算法

提供支持的 API 级别

备注

MD5withRSA

18+

 

NONEwithECDSA

23+

 

NONEwithRSA

18+

 

SHA1withDSA

19–22

 

SHA1withECDSA

19+

 

SHA1withRSA

18+

 

SHA1withRSA/PSS

23+

 

SHA224withDSA

20–22

 

SHA224withECDSA

20+

 

SHA224withRSA

20+

 

SHA224withRSA/PSS

23+

 

SHA256withDSA

19–22

 

SHA256withECDSA

19+

 

SHA256withRSA

18+

 

SHA256withRSA/PSS

23+

 

SHA384withDSA

19–22

 

SHA384withECDSA

19+

 

SHA384withRSA

18+

 

SHA384withRSA/PSS

23+

 

SHA512withDSA

19–22

 

SHA512withECDSA

19+

 

SHA512withRSA

18+

 

SHA512withRSA/PSS

23+

 

SecretKeyFactory

算法

提供支持的 API 级别

备注

AES

23+

KeyInfo

HmacSHA1

23+

KeyInfo

HmacSHA224

23+

KeyInfo

HmacSHA256

23+

KeyInfo

HmacSHA384

23+

KeyInfo

HmacSHA512

23+

KeyInfo