基于Android的私密短信系統設計與實現

劉安戰，賈曉輝

（中原工學院，河南 鄭州 450007）

2007年 11月Google公司推出 Android[1]智能手機平臺，接著推出的面向Android應用開發的 SDK[2]為開發者開發Android平臺上各種應用提供了方便。隨著時間的推移，各種應用層出不窮，目前國內已經出現了很多匯集Android應用的網站，如AppChina應用匯和安智市場等。

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

活動主要用來進行應用界面的開發，一個活動往往占據當前的窗口，對于開發者而言，就需要派生一個Activity的子類。服務有點像后臺程序，通常都是后臺長時間運行，接受上層調用指令，完成相關功能。廣播接收器用來接收一種或若干種意圖（Intent）的觸發事件，當事件發生時，系統會傳遞消息給廣播接收器，進而由廣播接收器進行進一步處理。廣播接收器一般用來監聽一些事件，如：監聽來電、郵件和短信等。內容提供者是Android提供的第三方應用數據的訪問方案。每個Content Provider都用一個URI作為獨立的標識，如：content：//sms/inbox表示短信收件箱。Content Provider在屏蔽了內部數據的存儲細節基礎上向外提供了統一的接口，這樣大大簡化了上層應用的訪問。

除了 4大組件外，Android還提供了意圖 （Intent）機制，它能在程序運行的過程中連接2個不同的組件。活動、服務和廣播接收器都是通過意圖機制激活的，意圖在組件之間傳遞數據。

1 Android短信庫

1.1 短信息表結構

Android系統中采用的SQLite[4]嵌入式數據庫，其短息庫為mmssms.db，在adb shell中可以通過sqlite3 mmssms.db連接該數據庫。通過.tables命令可以發現mmssms.db共有13個表，其中的sms表是用來存儲所有短息數據的，通過.schema sms命令查看表sms的表結構，其表結構如表1所示。

1.2 短信庫的訪問

系統數據庫的訪問需要授權，在編寫程序時需要在AndroidManifest.xml文件中添加權限使用說明。如：＜usespermission android：name="android.permission.READ_SMS"/>表示可以讀短信，若是要使得應用可以發送短信則還需要加入＜uses-permission android：name="android.permission.SEND_SMS"/>。

表1 短信息表結構

Android通過內容提供者向應用提供訪問底層數據庫，應用程序可以通過一個URL訪問對應的數據，如：content：//sms/inbox表示 短信 收 件箱 ， 而 content：//sms/outbox表示短信發件箱。

數據表的訪問在Android采用游標方式，通過Activity類的manageQuery方法獲得一個數據集游標，managedQuery方法的聲明為：public finalCursor managedQuery（Uri uri，String[]projection，String selection，String[]selectionArgs， String sortOrder）。

2 系統設計

2.1 系統功能

私密短信系統的功能主要包括：（1）建立短信，加密短信，發送短信；（2）私密短信列表；（3）查收私密短信，解密查看；（4）聯系人選擇；（5）私密短信會話。

2.2 私密短信收發過程

私密短信系統通過在應用層加密/解密短信數據達到點對點的密碼通信。發送短信方通過輸入明文短信、加密短信及發送密文短信實現發送短信功能；接收短信方通過查詢短信庫和解密短信來閱讀短信，考慮到短信傳輸過程中的編碼問題，還要進行編碼轉換工作。具體的收發短信流程如圖1所示。

圖1 私密短信收發流程

（1）輸入明文：輸入與發送的短信明文內容。

（2）輸入密碼：輸入加密使用的密碼。

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

（4）編碼轉換：加密后的密文以字節碼的形式存在，在發送短信前需要進行進一步的編碼，將其轉換成Base64編碼格式以便能夠正常發送短信。

（5）發送短信：通過調用 Android提供的API來實現發送短信，在系統中 SmsManager類提供的sendTextMessage方法可以實現發送短信功能。

（6）接收短信：通過訪問系統短信庫中的信息查看接收的短信，檢索可以查看所有私密短信。

（7）編碼逆轉換：編碼轉換的逆過程。

（8）解密：加密逆過程。

2.3 關鍵問題

（1）菜單的實現

Android系統支持選項菜單、子菜單和快捷菜單3種菜單。系統采用選項菜單，實現選項菜單需要重載Activity的 onCreateOptionsMenu（Menu nenu）方 法，通過Menu的add方法添加菜單項，對于菜單的響應則是通過重載onOptionsItemSelected（MenuItem item）方法實現。

（2）加密轉碼

加密采用的是Cipher類實現的，其中的getInstance方法可以獲得相應的實例，通過init方法初始化加密模式和密碼，通過doFinal方法進行加密并返回加密后的字節數組。

加密后的字節數組并不能直接用于短信內容發送，因此還要進行進一步的轉碼。系統將加密后的字節數組密文轉換成Base64編碼組成的字符串后作為短信內容進行傳輸。

（3）密信標志

加密轉碼后的短信和普通短信一樣借助于移動網絡傳輸，接收方收到的就是一個短信，只不過短信內容是沒有意義的密而已。系統為了區分加密短信和未加密的短信，在發送私密短信時在密信內容中加入了供系統識別的密信標志。通過密信標志，接收方可以過濾接收的所有密信。

（4）短信發送

在Android系統中，SmsManager類提供sendTextMessage方法發送短信，具體代碼為：smsManager.sendTextMessage（mobile，null，text，null，null）。 其中，mobile 為目標手機號碼，text為發送的短信內容。對于長度較小的短信系統采用直接發送的方式實現，對于長度超過70 B的短信，系統通過分割成多個短信的方式進行發送，以便用戶能夠接收到完整的短信內容。

3 系統測試

系統測試采用的摩托羅拉XT502機型，圖2為系統主界面，默認列出系統收到的所有密信，可以通過相應的菜單執行相應的功能。

發送密信菜單可以打開加密和解密界面，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 系統主界面

圖3 加密、解密界面

隨著3G手機不斷普及，用戶可以越來越多地定制自己的應用，信息安全傳輸的重要性更是不可忽視。私密短信系統為用戶提供點對點的私密通信，信息在網絡的傳輸過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。下一步的研究開發將側重于私密通話研究，防止電話竊聽。

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

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

[3]楊豐盛.Android應用開發揭秘[M].北京：機械工業出版社，2010.

[4]http：//www.sqlite.org，2012-03-01.

[5]顧超.動態 DES算法.計算機應用與軟件[J].2007，7：164-166.