android - Android 指紋 API の暗号化と復号化

Question

Android M Fingerprint API を使用して、ユーザーがアプリケーションにログインできるようにしています。これを行うには、ユーザー名とパスワードをデバイスに保存する必要があります。現在、ログインと指紋 API は機能していますが、ユーザー名とパスワードは両方ともプレーンテキストとして保存されています。パスワードを保存する前に暗号化し、ユーザーが指紋で認証した後にパスワードを取得できるようにしたいと考えています。

これを機能させるのに非常に苦労しています。私はAndroid セキュリティサンプルからできることを適用しようとしましたが、各例は暗号化または署名のみを処理し、復号化は処理しないようです。

これまでのところ、Android を使用できるようにするために、非対称暗号化を使用してAndroidKeyStore、 a 、KeyPairGeneratorおよび aのインスタンスを取得する必要があります。非対称暗号化の理由は、ユーザーが認証されていない場合、メソッドがキーの使用をブロックするためですが、次のとおりです。CipherKeyGenParameterSpec.Builder().setUserAuthenticationRequired(true)setUserAuthenticationRequired

この承認は、秘密鍵と秘密鍵の操作にのみ適用されます。公開鍵の操作は制限されません。

これにより、ユーザーが指紋で認証する前に公開鍵を使用してパスワードを暗号化し、ユーザーが認証された後にのみ秘密鍵を使用して復号化できるようになります。

public KeyStore getKeyStore() {
    try {
        return KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
    } catch (KeyStoreException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to get an instance of KeyStore", exception);
    }
}

public KeyPairGenerator getKeyPairGenerator() {
    try {
        return KeyPairGenerator.getInstance("EC", "AndroidKeyStore");
    } catch(NoSuchAlgorithmException | NoSuchProviderException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to get an instance of KeyPairGenerator", exception);
    }
}

public Cipher getCipher() {
    try {
        return Cipher.getInstance("EC");
    } catch(NoSuchAlgorithmException | NoSuchPaddingException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to get an instance of Cipher", exception);
    }
}

private void createKey() {
    try {
        mKeyPairGenerator.initialize(
                new KeyGenParameterSpec.Builder(KEY_ALIAS,
                        KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT | KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
                        .setAlgorithmParameterSpec(new ECGenParameterSpec("secp256r1")
                        .setUserAuthenticationRequired(true)
                        .build());
        mKeyPairGenerator.generateKeyPair();
    } catch(InvalidAlgorithmParameterException exception) {
        throw new RuntimeException(exception);
    }
}

private boolean initCipher(int opmode) {
    try {
        mKeyStore.load(null);

        if(opmode == Cipher.ENCRYPT_MODE) {
            PublicKey key = mKeyStore.getCertificate(KEY_ALIAS).getPublicKey();
            mCipher.init(opmode, key);
        } else {
            PrivateKey key = (PrivateKey) mKeyStore.getKey(KEY_ALIAS, null);
            mCipher.init(opmode, key);
        }

        return true;
    } catch (KeyPermanentlyInvalidatedException exception) {
        return false;
    } catch(KeyStoreException | CertificateException | UnrecoverableKeyException
            | IOException | NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException
            | InvalidAlgorithmParameterException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to initialize Cipher", exception);
    }
}

private void encrypt(String password) {
    try {
        initCipher(Cipher.ENCRYPT_MODE);
        byte[] bytes = mCipher.doFinal(password.getBytes());
        String encryptedPassword = Base64.encodeToString(bytes, Base64.NO_WRAP);
        mPreferences.getString("password").set(encryptedPassword);
    } catch(IllegalBlockSizeException | BadPaddingException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to encrypt password", exception);
    }
}

private String decryptPassword(Cipher cipher) {
    try {
        String encryptedPassword = mPreferences.getString("password").get();
        byte[] bytes = Base64.decode(encryptedPassword, Base64.NO_WRAP);
        return new String(cipher.doFinal(bytes));
    } catch (IllegalBlockSizeException | BadPaddingException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to decrypt password", exception);
    }
}

正直なところ、これが正しいかどうかはわかりません。これは、この件に関して私が見つけたものからの断片です. Cipher私が変更したものはすべて別の例外をスローし、をインスタンス化できないため、この特定のビルドは実行されませんNoSuchAlgorithmException: No provider found for EC。同様に切り替えてみましRSAたが、同様のエラーが発生します。

私の質問は基本的にこれです。Android でプレーンテキストを暗号化し、ユーザーが指紋 API によって認証された後に復号化できるようにするにはどうすればよいですか?

KeyGenParameterSpec主にドキュメンテーションページの情報を発見したおかげで、私はある程度の進歩を遂げました。

getKeyStore、encryptePassword、decryptPassword、getKeyPairGeneratorおよびgetCipherほとんど同じままにしましたが、KeyPairGenerator.getInstanceおよびCipher.getInstanceをそれぞれ"RSA"およびに変更し"RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding"ました。

また、残りのコードを楕円曲線ではなく RSA に変更しました。私の理解では、Java 1.7 (したがって Android) は EC での暗号化と復号化をサポートしていないからです。createKeyPairドキュメントページの「RSA OAEP を使用した暗号化/復号化の RSA キーペア」の例に基づいて方法を変更しました。

private void createKeyPair() {
    try {
        mKeyPairGenerator.initialize(
                new KeyGenParameterSpec.Builder(KEY_ALIAS, KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
                        .setDigests(KeyProperties.DIGEST_SHA256, KeyProperties.DIGEST_SHA512)
                        .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_RSA_OAEP)
                        .setUserAuthenticationRequired(true)
                        .build());
        mKeyPairGenerator.generateKeyPair();
    } catch(InvalidAlgorithmParameterException exception) {
        throw new RuntimeException(exception);
    }
}

また、ドキュメントの既知の問題initCipherに基づいて方法を変更しました。KeyGenParameterSpec

Android 6.0 (API レベル 23) の既知のバグにより、公開鍵に対してもユーザー認証関連の承認が強制されます。この問題を回避するには、Android Keystore の外部で使用する公開鍵素材を抽出します。

private boolean initCipher(int opmode) {
    try {
        mKeyStore.load(null);

        if(opmode == Cipher.ENCRYPT_MODE) {
            PublicKey key = mKeyStore.getCertificate(KEY_ALIAS).getPublicKey();

            PublicKey unrestricted = KeyFactory.getInstance(key.getAlgorithm())
                    .generatePublic(new X509EncodedKeySpec(key.getEncoded()));

            mCipher.init(opmode, unrestricted);
        } else {
            PrivateKey key = (PrivateKey) mKeyStore.getKey(KEY_ALIAS, null);
            mCipher.init(opmode, key);
        }

        return true;
    } catch (KeyPermanentlyInvalidatedException exception) {
        return false;
    } catch(KeyStoreException | CertificateException | UnrecoverableKeyException
            | IOException | NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException
            | InvalidAlgorithmParameterException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to initialize Cipher", exception);
    }
}

これで、パスワードを暗号化し、暗号化されたパスワードを保存できます。しかし、暗号化されたパスワードを取得して復号化しようとすると、KeyStoreException 不明なエラーが発生します...

03-15 10:06:58.074 14702-14702/com.example.app E/LoginFragment: Failed to decrypt password
        javax.crypto.IllegalBlockSizeException
            at android.security.keystore.AndroidKeyStoreCipherSpiBase.engineDoFinal(AndroidKeyStoreCipherSpiBase.java:486)
            at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:1502)
            at com.example.app.ui.fragment.util.LoginFragment.onAuthenticationSucceeded(LoginFragment.java:251)
            at com.example.app.ui.controller.FingerprintCallback.onAuthenticationSucceeded(FingerprintCallback.java:21)
            at android.support.v4.hardware.fingerprint.FingerprintManagerCompat$Api23FingerprintManagerCompatImpl$1.onAuthenticationSucceeded(FingerprintManagerCompat.java:301)
            at android.support.v4.hardware.fingerprint.FingerprintManagerCompatApi23$1.onAuthenticationSucceeded(FingerprintManagerCompatApi23.java:96)
            at android.hardware.fingerprint.FingerprintManager$MyHandler.sendAuthenticatedSucceeded(FingerprintManager.java:805)
            at android.hardware.fingerprint.FingerprintManager$MyHandler.handleMessage(FingerprintManager.java:757)
            at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:102)
            at android.os.Looper.loop(Looper.java:148)
            at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:5417)
            at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
            at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:726)
            at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:616)
        Caused by: android.security.KeyStoreException: Unknown error
            at android.security.KeyStore.getKeyStoreException(KeyStore.java:632)
            at android.security.keystore.KeyStoreCryptoOperationChunkedStreamer.doFinal(KeyStoreCryptoOperationChunkedStreamer.java:224)
            at android.security.keystore.AndroidKeyStoreCipherSpiBase.engineDoFinal(AndroidKeyStoreCipherSpiBase.java:473)
            at javax.crypto.Cipher.doFinal(Cipher.java:1502) 
            at com.example.app.ui.fragment.util.LoginFragment.onAuthenticationSucceeded(LoginFragment.java:251) 
            at com.example.app.ui.controller.FingerprintCallback.onAuthenticationSucceeded(FingerprintCallback.java:21) 
            at android.support.v4.hardware.fingerprint.FingerprintManagerCompat$Api23FingerprintManagerCompatImpl$1.onAuthenticationSucceeded(FingerprintManagerCompat.java:301) 
            at android.support.v4.hardware.fingerprint.FingerprintManagerCompatApi23$1.onAuthenticationSucceeded(FingerprintManagerCompatApi23.java:96) 
            at android.hardware.fingerprint.FingerprintManager$MyHandler.sendAuthenticatedSucceeded(FingerprintManager.java:805) 
            at android.hardware.fingerprint.FingerprintManager$MyHandler.handleMessage(FingerprintManager.java:757) 
            at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:102) 
            at android.os.Looper.loop(Looper.java:148) 
            at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:5417) 
            at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method) 
            at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:726) 
            at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:616)

score 37 · Accepted Answer

Android Issue Trackerでパズルの最後のピースを見つけました。もう 1 つの既知のバグにより、OAEP を使用PublicKeyする場合に unrestricted がと互換性がなくなります。Cipher回避策は、初期化時にnewOAEPParameterSpecをに追加することです。Cipher

OAEPParameterSpec spec = new OAEPParameterSpec(
        "SHA-256", "MGF1", MGF1ParameterSpec.SHA1, PSource.PSpecified.DEFAULT);

mCipher.init(opmode, unrestricted, spec);

以下は最終的なコードです。

public KeyStore getKeyStore() {
    try {
        return KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
    } catch (KeyStoreException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to get an instance of KeyStore", exception);
    }
}

public KeyPairGenerator getKeyPairGenerator() {
    try {
        return KeyPairGenerator.getInstance("RSA", "AndroidKeyStore");
    } catch(NoSuchAlgorithmException | NoSuchProviderException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to get an instance of KeyPairGenerator", exception);
    }
}

public Cipher getCipher() {
    try {
        return Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");
    } catch(NoSuchAlgorithmException | NoSuchPaddingException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to get an instance of Cipher", exception);
    }
}

private void createKeyPair() {
    try {
        mKeyPairGenerator.initialize(
                new KeyGenParameterSpec.Builder(KEY_ALIAS, KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
                        .setDigests(KeyProperties.DIGEST_SHA256, KeyProperties.DIGEST_SHA512)
                        .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_RSA_OAEP)
                        .setUserAuthenticationRequired(true)
                        .build());
        mKeyPairGenerator.generateKeyPair();
    } catch(InvalidAlgorithmParameterException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to generate key pair", exception);
    }
}

private boolean initCipher(int opmode) {
    try {
        mKeyStore.load(null);

        if(opmode == Cipher.ENCRYPT_MODE) {
            PublicKey key = mKeyStore.getCertificate(KEY_ALIAS).getPublicKey();

            PublicKey unrestricted = KeyFactory.getInstance(key.getAlgorithm())
                    .generatePublic(new X509EncodedKeySpec(key.getEncoded()));

            OAEPParameterSpec spec = new OAEPParameterSpec(
                    "SHA-256", "MGF1", MGF1ParameterSpec.SHA1, PSource.PSpecified.DEFAULT);

            mCipher.init(opmode, unrestricted, spec);
        } else {
            PrivateKey key = (PrivateKey) mKeyStore.getKey(KEY_ALIAS, null);
            mCipher.init(opmode, key);
        }

        return true;
    } catch (KeyPermanentlyInvalidatedException exception) {
        return false;
    } catch(KeyStoreException | CertificateException | UnrecoverableKeyException
            | IOException | NoSuchAlgorithmException | InvalidKeyException
            | InvalidAlgorithmParameterException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to initialize Cipher", exception);
    }
}

private void encrypt(String password) {
    try {
        initCipher(Cipher.ENCRYPT_MODE);
        byte[] bytes = mCipher.doFinal(password.getBytes());
        String encrypted = Base64.encodeToString(bytes, Base64.NO_WRAP);
        mPreferences.getString("password").set(encrypted);
    } catch(IllegalBlockSizeException | BadPaddingException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to encrypt password", exception);
    }
}

private String decrypt(Cipher cipher) {
    try {
        String encoded = mPreferences.getString("password").get();
        byte[] bytes = Base64.decode(encoded, Base64.NO_WRAP);
        return new String(cipher.doFinal(bytes));
    } catch (IllegalBlockSizeException | BadPaddingException exception) {
        throw new RuntimeException("Failed to decrypt password", exception);
    }
}

android - Android 指紋 API の暗号化と復号化

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