Token安全存儲的幾種方式小結(jié)

更新時間：2025年04月18日 10:21:42 作者：一一Null

在現(xiàn)代 Web 應(yīng)用中,身份認(rèn)證與授權(quán)是確保系統(tǒng)安全性的重要部分,Token被廣泛應(yīng)用,作為實現(xiàn)身份認(rèn)證的主要方式,然而,如何安全地存儲這些 Token,是每個開發(fā)者在構(gòu)建前端應(yīng)用時必須考慮的問題,本文將深入探討Token安全存儲的幾種方式,需要的朋友可以參考下

1. EncryptedSharedPreferences

EncryptedSharedPreferences 是一個開源庫，用于對 SharedPreferences 進(jìn)行加密存儲，提供了更高的安全性。

示例代碼

// 創(chuàng)建 EncryptedSharedPreferences
MasterKeys.KeyPair keyPair = MasterKeys.generateKeyPair(context, MasterKeys.AES256_GCM_SPEC);
String keyAlias = keyPair.getAlias();

EncryptedSharedPreferences encryptedSharedPreferences = EncryptedSharedPreferences.create(
        context,
        "encrypted_prefs",
        keyAlias,
        EncryptedSharedPreferences.PrefKeyEncryptionScheme.AES256_SIV,
        EncryptedSharedPreferences.PrefValueEncryptionScheme.AES256_GCM
);

// 存儲 Token
SharedPreferences.Editor editor = encryptedSharedPreferences.edit();
editor.putString("token", token);
editor.apply();

// 獲取 Token
String token = encryptedSharedPreferences.getString("token", null);

2. SQLCipher

SQLCipher 是一個開源庫，用于對 SQLite 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行加密存儲，適用于需要更高安全性的場景。

示例代碼

// 初始化 SQLCipher 數(shù)據(jù)庫
SQLiteDatabase db = SQLiteDatabase.openOrCreateDatabase(
        new File(context.getFilesDir(), "encrypted.db"),
        "password", // 數(shù)據(jù)庫密碼
        null
);

// 創(chuàng)建表并存儲 Token
db.execSQL("CREATE TABLE IF NOT EXISTS tokens (token TEXT)");
db.execSQL("INSERT INTO tokens (token) VALUES (?)", new Object[]{token});
db.close();

3.使用 Android Keystore加密后存儲

Keystore 提供了硬件級別的加密保護(hù)，即使設(shè)備被 Root，也很難獲取存儲在 Keystore 中的密鑰。
非常適合存儲 Token、密碼等敏感信息。

不過使用 Keystore 比較復(fù)雜，需要生成密鑰對、加密和解密數(shù)據(jù)等操作。而加密和解密操作會帶來一定的性能開銷。

示例代碼

1. 生成密鑰對

在應(yīng)用首次啟動時，生成一個密鑰對并存儲在 Keystore 中。

import android.security.keystore.KeyGenParameterSpec;
import android.security.keystore.KeyProperties;
import android.util.Base64;

import java.io.IOException;
import java.security.InvalidAlgorithmParameterException;
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.KeyStore;
import java.security.KeyStoreException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.NoSuchProviderException;
import java.security.UnrecoverableEntryException;
import java.security.cert.CertificateException;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.GCMParameterSpec;

public class KeystoreManager {
    private static final String KEYSTORE_PROVIDER = "AndroidKeyStore";
    private static final String KEY_ALIAS = "myAppKeyAlias";
    private static final String ENCRYPTION_ALGORITHM = KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES;
    private static final String ENCRYPTION_BLOCK_MODE = KeyProperties.BLOCK_MODE_GCM;
    private static final String ENCRYPTION_PADDING = KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_NONE;
    private static final String ENCRYPTION_TRANSFORMATION = ENCRYPTION_ALGORITHM + "/"
            + ENCRYPTION_BLOCK_MODE + "/" + ENCRYPTION_PADDING;

    private KeyStore keyStore;

    public KeystoreManager() throws KeyStoreException, CertificateException, NoSuchAlgorithmException, IOException {
        keyStore = KeyStore.getInstance(KEYSTORE_PROVIDER);
        keyStore.load(null);
    }

    public void generateKey() throws NoSuchAlgorithmException, InvalidAlgorithmParameterException {
        KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES, KEYSTORE_PROVIDER);
        keyGenerator.init(new KeyGenParameterSpec.Builder(KEY_ALIAS,
                KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT | KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
                .setBlockModes(ENCRYPTION_BLOCK_MODE)
                .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_NONE)
                .build());
        keyGenerator.generateKey();
    }

    public byte[] encryptData(String data) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ENCRYPTION_TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, getSecretKey());
        return cipher.doFinal(data.getBytes());
    }

    public String decryptData(byte[] encryptedData) throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ENCRYPTION_TRANSFORMATION);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, getSecretKey());
        return new String(cipher.doFinal(encryptedData));
    }

    private SecretKey getSecretKey() throws UnrecoverableEntryException, KeyStoreException {
        return (SecretKey) keyStore.getKey(KEY_ALIAS, null);
    }
}

2. 使用 KeystoreManager

在你的應(yīng)用中，使用 KeystoreManager 來存儲和讀取 Token。

import android.os.Bundle;
import android.util.Log;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import java.io.IOException;
import java.security.KeyStoreException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.UnrecoverableEntryException;
import java.security.cert.CertificateException;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = "MainActivity";

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

        try {
            KeystoreManager keystoreManager = new KeystoreManager();
            // 生成密鑰對（只需在首次啟動時調(diào)用一次）
            keystoreManager.generateKey();

            // 加密 Token
            String accessToken = "your_access_token_here";
            byte[] encryptedAccessToken = keystoreManager.encryptData(accessToken);
            
			//存儲請參考下述的幾種方式
			
            // 解密 Token
            String decryptedAccessToken = keystoreManager.decryptData(encryptedAccessToken);

            Log.d(TAG, "Encrypted Token: " + Base64.encodeToString(encryptedAccessToken, Base64.DEFAULT));
            Log.d(TAG, "Decrypted Token: " + decryptedAccessToken);
        } catch (KeyStoreException | CertificateException | NoSuchAlgorithmException | IOException | UnrecoverableEntryException | InvalidAlgorithmParameterException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

代碼說明

生成密鑰對：
- 使用 KeyGenParameterSpec 定義密鑰的屬性。
- 使用 KeyGenerator 生成密鑰對并存儲在 Keystore 中。
加密數(shù)據(jù)：
- 使用 Cipher 對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。
- 返回加密后的字節(jié)數(shù)組。
解密數(shù)據(jù)：
- 使用 Cipher 對加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。
- 返回解密后的字符串。
存儲和讀取 Token：
- 將加密后的 Token 存儲在應(yīng)用的私有目錄中（例如 SharedPreferences 或文件系統(tǒng)）。
- 需要時，讀取加密數(shù)據(jù)并解密。

安全性建議

密鑰管理：確保密鑰的生成和使用過程安全，避免密鑰泄露。
存儲加密數(shù)據(jù)：將加密后的 Token 存儲在應(yīng)用的私有目錄中，避免被其他應(yīng)用訪問。
錯誤處理：在實際應(yīng)用中，需要對各種異常情況進(jìn)行處理，確保應(yīng)用的穩(wěn)定性和安全性。

加密后的幾種存儲方式

1. 加密后采用 SharedPreferences存儲

SharedPreferences 是 Android 中一種輕量級的存儲方式，適合存儲少量的鍵值對數(shù)據(jù)。你可以將加密后的 Token 存儲到 SharedPreferences 中。

// 存儲加密后的 Token 到 SharedPreferences
SharedPreferences sharedPreferences = getSharedPreferences("MyAppPreferences", MODE_PRIVATE);
SharedPreferences.Editor editor = sharedPreferences.edit();
editor.putString("encryptedToken", Base64.encodeToString(encryptedAccessToken, Base64.DEFAULT));
editor.apply();

從 SharedPreferences 中讀取時：

SharedPreferences sharedPreferences = getSharedPreferences("MyAppPreferences", MODE_PRIVATE);
String encryptedToken = sharedPreferences.getString("encryptedToken", null);
if (encryptedToken != null) {
    byte[] encryptedAccessToken = Base64.decode(encryptedToken, Base64.DEFAULT);
    // 然后可以對 encryptedAccessToken 進(jìn)行解密等操作
}

2. 加密后采用SQLite數(shù)據(jù)庫存儲

如果應(yīng)用中有數(shù)據(jù)庫（如 SQLite），也可以將加密后的 Token 存儲到數(shù)據(jù)庫中。這種方式適合需要結(jié)構(gòu)化存儲的場景。

1. TokenDatabaseHelper 類

以下是 TokenDatabaseHelper 類的完整代碼，用于創(chuàng)建和管理 SQLite 數(shù)據(jù)庫：

import android.content.ContentValues;
import android.content.Context;
import android.database.Cursor;
import android.database.sqlite.SQLiteDatabase;
import android.database.sqlite.SQLiteOpenHelper;

public class TokenDatabaseHelper extends SQLiteOpenHelper {
    private static final String DATABASE_NAME = "token.db";
    private static final int DATABASE_VERSION = 1;
    private static final String TABLE_TOKENS = "tokens";
    private static final String COLUMN_ID = "id";
    private static final String COLUMN_TOKEN = "token";

    public TokenDatabaseHelper(Context context) {
        super(context, DATABASE_NAME, null, DATABASE_VERSION);
    }

    @Override
    public void onCreate(SQLiteDatabase db) {
        String createTable = "CREATE TABLE " + TABLE_TOKENS + "("
                + COLUMN_ID + " INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,"
                + COLUMN_TOKEN + " TEXT" + ")";
        db.execSQL(createTable);
    }

    @Override
    public void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int oldVersion, int newVersion) {
        db.execSQL("DROP TABLE IF EXISTS " + TABLE_TOKENS);
        onCreate(db);
    }

    public void saveToken(String token) {
        SQLiteDatabase db = this.getWritableDatabase();
        ContentValues values = new ContentValues();
        values.put(COLUMN_TOKEN, token);
        db.insert(TABLE_TOKENS, null, values);
        db.close();
    }

    public String getToken() {
        String token = null;
        SQLiteDatabase db = this.getReadableDatabase();
        Cursor cursor = db.query(TABLE_TOKENS, new String[]{COLUMN_TOKEN}, null, null, null, null, null);
        if (cursor != null && cursor.moveToFirst()) {
            token = cursor.getString(cursor.getColumnIndex(COLUMN_TOKEN));
        }
        cursor.close();
        db.close();
        return token;
    }
}

2. MainActivity 中的實現(xiàn)

在 MainActivity 中，我們將使用 TokenDatabaseHelper 來存儲和讀取加密后的 Token。

以下是完整的代碼：

import android.os.Bundle;
import android.util.Base64;
import android.util.Log;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import java.io.IOException;
import java.security.KeyStoreException;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.UnrecoverableEntryException;
import java.security.cert.CertificateException;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    private static final String TAG = "MainActivity";
    private TokenDatabaseHelper dbHelper;

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

        // 初始化數(shù)據(jù)庫幫助類
        dbHelper = new TokenDatabaseHelper(this);

        try {
            KeystoreManager keystoreManager = new KeystoreManager();
            // 生成密鑰對（只需在首次啟動時調(diào)用一次）
            keystoreManager.generateKey();

            // 加密 Token
            String accessToken = "your_access_token_here";
            byte[] encryptedAccessToken = keystoreManager.encryptData(accessToken);

            // 將加密后的 Token 存儲到數(shù)據(jù)庫
            String encodedToken = Base64.encodeToString(encryptedAccessToken, Base64.DEFAULT);
            dbHelper.saveToken(encodedToken);

            // 從數(shù)據(jù)庫中讀取 Token
            String retrievedToken = dbHelper.getToken();
            if (retrievedToken != null) {
                byte[] retrievedEncryptedToken = Base64.decode(retrievedToken, Base64.DEFAULT);
                // 解密 Token
                String decryptedAccessToken = keystoreManager.decryptData(retrievedEncryptedToken);
                Log.d(TAG, "Decrypted Token: " + decryptedAccessToken);
            }
        } catch (KeyStoreException | CertificateException | NoSuchAlgorithmException | IOException | UnrecoverableEntryException | InvalidAlgorithmParameterException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3. 代碼說明

加密和存儲 Token
- 使用 KeystoreManager 加密 Token。
- 將加密后的 Token（Base64 編碼）存儲到 SQLite 數(shù)據(jù)庫中。
讀取和解密 Token
- 從數(shù)據(jù)庫中讀取加密后的 Token。
- 解密 Token 并打印出來。
TokenDatabaseHelper
- 提供了 saveToken 和 getToken 方法，分別用于存儲和讀取 Token 數(shù)據(jù)。

4. 注意事項

確保 KeystoreManager 類的 generateKey、encryptData 和 decryptData 方法實現(xiàn)正確。
數(shù)據(jù)庫的 COLUMN_TOKEN 字段存儲的是 Base64 編碼后的加密數(shù)據(jù)，確保在存儲和讀取時正確處理編碼和解碼。
如果需要支持多條 Token 數(shù)據(jù)，可以在 getToken 方法中添加邏輯，例如按時間戳排序或指定特定的 Token。

3. 加密后采用內(nèi)部文件存儲

如果 Token 數(shù)據(jù)較大，或者需要更安全的存儲方式，可以將其存儲到內(nèi)部存儲中。內(nèi)部存儲是私有的，其他應(yīng)用無法訪問。

// 存儲到內(nèi)部存儲
File file = new File(getFilesDir(), "encryptedToken.txt");
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
fos.write(encryptedAccessToken);
fos.close();

從內(nèi)部存儲中讀取時：

File file = new File(getFilesDir(), "encryptedToken.txt");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
byte[] encryptedAccessToken = new byte[(int) file.length()];
fis.read(encryptedAccessToken);
fis.close();

4. 云存儲服務(wù)

如果需要跨設(shè)備同步 Token，可以考慮使用云存儲服務(wù)，如 Firebase、Dropbox 等。

示例代碼（使用 Firebase）

// 初始化 Firebase 數(shù)據(jù)庫
FirebaseDatabase database = FirebaseDatabase.getInstance();
DatabaseReference tokensRef = database.getReference("tokens");

// 存儲 Token
tokensRef.child("userToken").setValue(token);

// 獲取 Token
tokensRef.child("userToken").addListenerForSingleValueEvent(new ValueEventListener() {
    @Override
    public void onDataChange(DataSnapshot dataSnapshot) {
        String token = dataSnapshot.getValue(String.class);
        // 使用 Token
    }

    @Override
    public void onCancelled(DatabaseError databaseError) {
        // 處理錯誤
    }
});