使用 Android NDK 保护 API 密钥

在 Android 应用中使用 API 密钥可以提高用户体验，但同时也会带来安全风险，比如密钥可能会被恶意用户盗取或者逆向工程攻击等。为了解决这些安全问题，我们可以使用 Android NDK 来保护 API 密钥，本文将会介绍如何使用 Android NDK 来实现API密钥的保护。

什么是 Android NDK？

Android NDK 是 Android 官方提供的一套 Native Development Kit，它提供了一组工具和 API，允许你使用 C 和 C++ 等编程语言来编写 Android 应用的组件，比如 Native Activity，JNI 库等。使用 NDK 可以提高 Android 应用的性能和可靠性。

如何使用 Android NDK 来保护 API 密钥？

我们可以在 NDK 中使用加密算法将 API 密钥加密后再存储到应用中，然后在应用中解密使用。这样做的目的是为了防止攻击者通过逆向工程获得 API 密钥。

第一步：在 Android Studio 中配置 NDK 环境

首先要做的是在 Android Studio 中配置 NDk 开发环境。 以下是简单几个步骤：

1. 打开 Android Studio，在菜单栏中选择“File”，然后选择“Settings”。
2. 在“Settings”对话框中，选择“Appearance & Behavior”，然后选择“System Settings”，然后选择“Android SDK”。
3. 在“SDK Platforms”选项卡中，勾选“Show Package Details”后，展开“Android 10.0（Q）”和“NDK(Side by side)”并选择所需的版本。
4. 点击“OK”按钮完成环境配置。

第二步：在 Android 应用中加密 API 密钥

我们可以使用 OpenSSL 加密算法将 API 密钥加密后再存储到应用中，以下是代码实现：

#include <openssl/aes.h>

unsigned char *aes_encrypt(const unsigned char *msg, size_t *len) {
    const unsigned char aes_key[] = "YOUR_AES_KEY"; // 这里为了举例用了字符串保存密钥，实际使用时应该将密钥保存在安全的方式下
    const unsigned char aes_iv[] = "YOUR_AES_IV"; // 这里为了举例用了字符串保存 IV，实际使用时应该将 IV 保存在安全的方式下

    AES_KEY key;
    AES_set_encrypt_key(aes_key, 128, &key);

    unsigned char *enc_msg = (unsigned char *) malloc(*len + AES_BLOCK_SIZE);
    memset(enc_msg, 0, *len + AES_BLOCK_SIZE);
    memcpy(enc_msg, msg, *len);

    *len = (*len + AES_BLOCK_SIZE - 1) / AES_BLOCK_SIZE * AES_BLOCK_SIZE;

    AES_cbc_encrypt(enc_msg, enc_msg, *len, &key, aes_iv, AES_ENCRYPT);
    return enc_msg;
}

这个方法使用了 OpenSSL 库中的 AES 加密算法，我们传入一个明文的消息，返回一个将消息加密后的密文。在返回值中还要注意，加密后的密文的长度可能会比明文的长度要更长，因此我们需要在分配内存时添加密文长度大于等于原始文本长度的新块。

第三步：在 Android 应用中解密 API 密钥

将 API 密钥保存到应用中加密后，我们需要在应用中解密使用。以下是解密 API 密钥的代码实现：

#include <openssl/aes.h>

unsigned char *aes_decrypt(const unsigned char *enc_msg, size_t *len) {
    const unsigned char aes_key[] = "YOUR_AES_KEY";
    const unsigned char aes_iv[] = "YOUR_AES_IV";

    AES_KEY key;
    AES_set_decrypt_key(aes_key, 128, &key);

    unsigned char *msg = (unsigned char *) malloc(*len);
    memset(msg, 0, *len);

    AES_cbc_encrypt(enc_msg, msg, *len, &key, aes_iv, AES_DECRYPT);
    return msg;
}

这个方法使用了 OpenSSL 库中的 AES 解密算法，将上一步中加密后的 API 密钥传入后，返回解密后的原始 API 密钥。

第四步：在 Android 应用中将 API 密钥加解密

我们可以在应用加载时调用以上加密和解密方法，在应用运行期间使用后端 API 时，使用解密后的 API 密钥来调用后端 API。

public class MyApplication extends Application {
    static {
        System.loadLibrary("mylibrary");
    }

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();

        // 加密 API 密钥并保存到应用当中
        String apiKey = "YOUR_API_KEY";
        byte[] encryptedApiKey = aes_encrypt(apiKey.getBytes(), apiKey.getBytes().length);

        // 解密 API 密钥并使用调用后端 API
        byte[] decryptedApiKey = aes_decrypt(encryptedApiKey, encryptedApiKey.length);
        String url = "https://api.example.com?key=" + new String(decryptedApiKey);
        new ApiRequest().execute(url);
    }

    public static native byte[] aes_encrypt(byte[] msg, int len);
    public static native byte[] aes_decrypt(byte[] enc_msg, int len);
}

在应用 onCreate() 方法中，我们对 API 密钥进行加密并保存到应用当中，之后在应用执行过程中，使用加密后并解密后的 API 密钥来进行后端 API 调用。

结论

使用 Android NDK 来保护 API 密钥可以极大地提升用户数据的安全性。本文详细介绍了在 Android 应用中使用 OpenSSL 加密算法和解密算法来保护 API 密钥，并提供了加解密代码实现。