基于Android的私密短信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉安戰(zhàn)，賈曉輝

（中原工學(xué)院，河南 鄭州 450007）

2007年 11月Google公司推出 Android[1]智能手機(jī)平臺(tái)，接著推出的面向Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)的 SDK[2]為開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)Android平臺(tái)上各種應(yīng)用提供了方便。隨著時(shí)間的推移，各種應(yīng)用層出不窮，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了很多匯集Android應(yīng)用的網(wǎng)站，如AppChina應(yīng)用匯和安智市場(chǎng)等。

Android 有活動(dòng)（Activity）、服務(wù)（Service）、廣播 接 收 器（Broadcast Receiver）和內(nèi)容提供 者 （Content Provider）4大組件[3]。

活動(dòng)主要用來(lái)進(jìn)行應(yīng)用界面的開(kāi)發(fā)，一個(gè)活動(dòng)往往占據(jù)當(dāng)前的窗口，對(duì)于開(kāi)發(fā)者而言，就需要派生一個(gè)Activity的子類。服務(wù)有點(diǎn)像后臺(tái)程序，通常都是后臺(tái)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，接受上層調(diào)用指令，完成相關(guān)功能。廣播接收器用來(lái)接收一種或若干種意圖（Intent）的觸發(fā)事件，當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)傳遞消息給廣播接收器，進(jìn)而由廣播接收器進(jìn)行進(jìn)一步處理。廣播接收器一般用來(lái)監(jiān)聽(tīng)一些事件，如：監(jiān)聽(tīng)來(lái)電、郵件和短信等。內(nèi)容提供者是Android提供的第三方應(yīng)用數(shù)據(jù)的訪問(wèn)方案。每個(gè)Content Provider都用一個(gè)URI作為獨(dú)立的標(biāo)識(shí)，如：content：//sms/inbox表示短信收件箱。Content Provider在屏蔽了內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)細(xì)節(jié)基礎(chǔ)上向外提供了統(tǒng)一的接口，這樣大大簡(jiǎn)化了上層應(yīng)用的訪問(wèn)。

除了 4大組件外，Android還提供了意圖 （Intent）機(jī)制，它能在程序運(yùn)行的過(guò)程中連接2個(gè)不同的組件?；顒?dòng)、服務(wù)和廣播接收器都是通過(guò)意圖機(jī)制激活的，意圖在組件之間傳遞數(shù)據(jù)。

1 Android短信庫(kù)

1.1 短信息表結(jié)構(gòu)

Android系統(tǒng)中采用的SQLite[4]嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)，其短息庫(kù)為mmssms.db，在adb shell中可以通過(guò)sqlite3 mmssms.db連接該數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò).tables命令可以發(fā)現(xiàn)mmssms.db共有13個(gè)表，其中的sms表是用來(lái)存儲(chǔ)所有短息數(shù)據(jù)的，通過(guò).schema sms命令查看表sms的表結(jié)構(gòu)，其表結(jié)構(gòu)如表1所示。

1.2 短信庫(kù)的訪問(wèn)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)需要授權(quán)，在編寫(xiě)程序時(shí)需要在AndroidManifest.xml文件中添加權(quán)限使用說(shuō)明。如：＜usespermission android：name="android.permission.READ_SMS"/>表示可以讀短信，若是要使得應(yīng)用可以發(fā)送短信則還需要加入＜uses-permission android：name="android.permission.SEND_SMS"/>。

表1 短信息表結(jié)構(gòu)

Android通過(guò)內(nèi)容提供者向應(yīng)用提供訪問(wèn)底層數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用程序可以通過(guò)一個(gè)URL訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，如：content：//sms/inbox表示 短信 收 件箱 ， 而 content：//sms/outbox表示短信發(fā)件箱。

數(shù)據(jù)表的訪問(wèn)在Android采用游標(biāo)方式，通過(guò)Activity類的manageQuery方法獲得一個(gè)數(shù)據(jù)集游標(biāo)，managedQuery方法的聲明為：public finalCursor managedQuery（Uri uri，String[]projection，String selection，String[]selectionArgs， String sortOrder）。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能

私密短信系統(tǒng)的功能主要包括：（1）建立短信，加密短信，發(fā)送短信；（2）私密短信列表；（3）查收私密短信，解密查看；（4）聯(lián)系人選擇；（5）私密短信會(huì)話。

2.2 私密短信收發(fā)過(guò)程

私密短信系統(tǒng)通過(guò)在應(yīng)用層加密/解密短信數(shù)據(jù)達(dá)到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的密碼通信。發(fā)送短信方通過(guò)輸入明文短信、加密短信及發(fā)送密文短信實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信功能；接收短信方通過(guò)查詢短信庫(kù)和解密短信來(lái)閱讀短信，考慮到短信傳輸過(guò)程中的編碼問(wèn)題，還要進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換工作。具體的收發(fā)短信流程如圖1所示。

圖1 私密短信收發(fā)流程

（1）輸入明文：輸入與發(fā)送的短信明文內(nèi)容。

（2）輸入密碼：輸入加密使用的密碼。

（3）加密：根據(jù)輸入明文和密碼進(jìn)行加密產(chǎn)生密文，通過(guò)javax.crypto中Cipher類提供的功能對(duì)密文采用用DES[5]加密。

（4）編碼轉(zhuǎn)換：加密后的密文以字節(jié)碼的形式存在，在發(fā)送短信前需要進(jìn)行進(jìn)一步的編碼，將其轉(zhuǎn)換成Base64編碼格式以便能夠正常發(fā)送短信。

（5）發(fā)送短信：通過(guò)調(diào)用 Android提供的API來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信，在系統(tǒng)中 SmsManager類提供的sendTextMessage方法可以實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信功能。

（6）接收短信：通過(guò)訪問(wèn)系統(tǒng)短信庫(kù)中的信息查看接收的短信，檢索可以查看所有私密短信。

（7）編碼逆轉(zhuǎn)換：編碼轉(zhuǎn)換的逆過(guò)程。

（8）解密：加密逆過(guò)程。

2.3 關(guān)鍵問(wèn)題

（1）菜單的實(shí)現(xiàn)

Android系統(tǒng)支持選項(xiàng)菜單、子菜單和快捷菜單3種菜單。系統(tǒng)采用選項(xiàng)菜單，實(shí)現(xiàn)選項(xiàng)菜單需要重載Activity的 onCreateOptionsMenu（Menu nenu）方 法，通過(guò)Menu的add方法添加菜單項(xiàng)，對(duì)于菜單的響應(yīng)則是通過(guò)重載onOptionsItemSelected（MenuItem item）方法實(shí)現(xiàn)。

（2）加密轉(zhuǎn)碼

加密采用的是Cipher類實(shí)現(xiàn)的，其中的getInstance方法可以獲得相應(yīng)的實(shí)例，通過(guò)init方法初始化加密模式和密碼，通過(guò)doFinal方法進(jìn)行加密并返回加密后的字節(jié)數(shù)組。

加密后的字節(jié)數(shù)組并不能直接用于短信內(nèi)容發(fā)送，因此還要進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)碼。系統(tǒng)將加密后的字節(jié)數(shù)組密文轉(zhuǎn)換成Base64編碼組成的字符串后作為短信內(nèi)容進(jìn)行傳輸。

（3）密信標(biāo)志

加密轉(zhuǎn)碼后的短信和普通短信一樣借助于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸，接收方收到的就是一個(gè)短信，只不過(guò)短信內(nèi)容是沒(méi)有意義的密而已。系統(tǒng)為了區(qū)分加密短信和未加密的短信，在發(fā)送私密短信時(shí)在密信內(nèi)容中加入了供系統(tǒng)識(shí)別的密信標(biāo)志。通過(guò)密信標(biāo)志，接收方可以過(guò)濾接收的所有密信。

（4）短信發(fā)送

在Android系統(tǒng)中，SmsManager類提供sendTextMessage方法發(fā)送短信，具體代碼為：smsManager.sendTextMessage（mobile，null，text，null，null）。 其中，mobile 為目標(biāo)手機(jī)號(hào)碼，text為發(fā)送的短信內(nèi)容。對(duì)于長(zhǎng)度較小的短信系統(tǒng)采用直接發(fā)送的方式實(shí)現(xiàn)，對(duì)于長(zhǎng)度超過(guò)70 B的短信，系統(tǒng)通過(guò)分割成多個(gè)短信的方式進(jìn)行發(fā)送，以便用戶能夠接收到完整的短信內(nèi)容。

3 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)測(cè)試采用的摩托羅拉XT502機(jī)型，圖2為系統(tǒng)主界面，默認(rèn)列出系統(tǒng)收到的所有密信，可以通過(guò)相應(yīng)的菜單執(zhí)行相應(yīng)的功能。

發(fā)送密信菜單可以打開(kāi)加密和解密界面，如圖3所示。圖中顯示的是明文為“你好”，密碼為“123”的加密和解密界面。

圖2 系統(tǒng)主界面

圖3 加密、解密界面

隨著3G手機(jī)不斷普及，用戶可以越來(lái)越多地定制自己的應(yīng)用，信息安全傳輸?shù)闹匾愿遣豢珊鲆?。私密短信系統(tǒng)為用戶提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的私密通信，信息在網(wǎng)絡(luò)的傳輸過(guò)程中采用的密碼形式，即使信息被攔擊或被通信公司泄露，解密也會(huì)大大地提高成本，從而提高用戶傳輸信息的安全性。下一步的研究開(kāi)發(fā)將側(cè)重于私密通話研究，防止電話竊聽(tīng)。

[1]http：//www.android.com/，2012-03-01.

[2]http：//developer.android.com/sdk/index.html，2012-03-01.

[3]楊豐盛.Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)揭秘[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]http：//www.sqlite.org，2012-03-01.

[5]顧超.動(dòng)態(tài) DES算法.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件[J].2007，7：164-166.