数据安全概述

应用的安全性是一个应用能否成功的关键。

HarmonyOS提供了系统安全、IDE/工具安全以及应用安全生态等三个层面的安全能力。

• 在系统安全层面，HarmonyOS通过完整性保护、漏洞防利用、安全可信环境等安全防护技术，从架构上支持了应用的安全运行，保证其自身业务的安全可靠(例如安全支付、安全登录、安全聊天等)。
• 在IDE/工具层面，生态开发者的应用来自不同的开发者和不同用途， 除了好的生态应用以外，也存在恶意利用生态开放进行牟利的黑产、诈骗应用、恶意营销广告推广（恶意弹框）等各种风险应用，为了生态的应用安全纯净可控， HarmonyOS将以端到端的安全可控的生态模式进行构建。
• 在应用安全生态层面HarmonyOS通过各种软硬件基础设施支持应用的安全性。具体来说通过下列方案实现对敏感数据存储和用户隐私保护：
  • 敏感数据等级划分：通过设备等级划分和数据的敏感分级保护用户的数据安全，并使分布式设备间数据按分级正确流动。
  • 文件分级保护：应用根据其自身需求，按照数据的安全等级，把数据保存到系统相应的加密目录，由系统保证数据的安全性。
  • 关键资产数据加密保护：针对关键敏感数据，为用户提供基于底层TEE级别系统安全保护；提供关键敏感数据管理API，开发者无需关注底层具体安全实现。

下面我们讨论应用安全生态层面的敏感数据存储和用户隐私保护的实践。

风险等级划分

HarmonyOS安全能力是以分级安全为架构思想的基础安全底座，面向业务场景构建HarmonyOS安全的应用生态。其中的分级分为两个维度：一是设备的安全等级划分，二是数据的安全等级划分。

设备等级划分

根据设备安全能力，比如是否有TEE、是否有安全存储芯片等，将设备安全等级分为SL1、SL2、SL3、SL4、SL5五个等级。例如，智能穿戴通常为低安全的SL1设备，手机、平板通常为高安全的设备。

分级数据保护

不同的文件路径具备不同的属性和特征。分级数据使用应用沙箱作为保护机制，避免数据受到恶意路径穿越访问。在应用文件目录中，根据不同的文件加密类型，区分了不同的目录。

• el1，设备级加密区：设备开机后即可访问的数据区。
• el2，用户级加密区：设备开机后，需要至少一次解锁对应用户的锁屏界面（密码、指纹、人脸等方式或无密码状态）后，才能够访问的加密数据区。

  应用如无特殊需要，应将数据存放在el2加密目录下，以尽可能保证数据安全。但是对于某些场景，一些应用文件需要在用户解锁前就可被访问，例如时钟、闹铃、壁纸等，此时应用需要将这些文件存放到设备级加密区（el1）。切换应用文件加密类型目录的方法请参见获取和修改加密分区。

应用文件目录的详细介绍请参考应用文件目录。

分级数据文件路径使用应用通用文件路径，获取路径代码如下：

getEL2Path() {
  let context = getContext(this) as common.UIAbilityContext;
  context.area = contextConstant.AreaMode.EL2;
  let file_path = context.filesDir + '/health_data.txt';
  this.message = file_path;
}

如果需要获取el1的路径者需要修改AreaMode，代码如下：

getEl1Path() {
  let context = getContext(this) as common.UIAbilityContext;
  context.area = contextConstant.AreaMode.EL1;
  let file_path = context.filesDir + '/health_data.txt';
  this.message = file_path;
}

应用如无特殊需要，应将数据存放在el2加密目录下。

系统的文件级加密提供了4种加密类型实现文件保护，应用可以根据自己的述求，把文件保存到相应的数据目录。下表是各个分级加密区所对应的策略：

数据加密算法

通用密钥库系统（OpenHarmony Universal KeyStore，简称HUKS），向业务提供了平台级的密钥管理能力，包括密钥的生成、导入、销毁、证明、协商、派生、加密/解密、签名/验签及访问控制等功能。HUKS是系统的底座安全能力，业务无需自己实现复杂的密码学算法、密钥访问控制模型，即可安全、便捷地使用HUKS提供的密钥全生命周期管理能力，进而保证业务敏感数据的安全性。

使用数据加密算法实现数据加密请参考通用加密库。

数据安全案例

健康数据是日常生活中常见的敏感数据，并且在HarmonyOS设备中广泛存在，如手机，手表等。下面介绍体检报表的存储和保护的案例。

场景设计

根据数据分类规则，体检数据被归类为高风险级别的数据。因此，在程序设计过程中，除了采用分级数据加密的保护措施外，还需要进行二次加密以加强数据的安全性。具体而言，可以先对数据进行一次加密，然后再使用分级数据加密的方法对加密后的数据进行处理。这样做的目的是为了提高数据的保密性和完整性，有效地防止潜在的数据泄露和非法访问。通过这样多层次的加密措施，体检数据将更加安全可靠地存储和传输。

程序的场景主要由三个页面构成，分别为体检列表页、数据录入页和数据详情页，页面如下：

function writeFile(file_path: string, data: string) {
  let file = fileIo.openSync(file_path, fileIo.OpenMode.READ_WRITE | fileIo.OpenMode.CREATE);
  let writeLen = fileIo.writeSync(file.fd, data);
  hilog.info(0x0000, 'AppDataSecurity', 'The length of str is: ' + writeLen);
  fileIo.closeSync(file);
}

function readFile(file_path: string): object {
  let file = fileIo.openSync(file_path, fileIo.OpenMode.READ_WRITE | fileIo.OpenMode.CREATE);
  let arrayBuffer = new ArrayBuffer(1024);

  class Option {
    public offset: number = 0;
    public length: number = 0;
  }

  let option = new Option();
  option.length = arrayBuffer.byteLength;
  let readLen = fileIo.readSync(file.fd, arrayBuffer, option);
  let buf = buffer.from(arrayBuffer, 0, readLen);
  hilog.info(0x0000, 'AppDataSecurity', `The length of of file: ${readLen}`);
  fileIo.closeSync(file);
  return [readLen, buf.toString()]
}

function GetAesGenerateProperties() {
  let properties: Array<huks.HuksParam> = [{
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_ALGORITHM,
    value: huks.HuksKeyAlg.HUKS_ALG_AES
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_KEY_SIZE,
    value: huks.HuksKeySize.HUKS_AES_KEY_SIZE_128
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_PURPOSE,
    value: huks.HuksKeyPurpose.HUKS_KEY_PURPOSE_ENCRYPT |
    huks.HuksKeyPurpose.HUKS_KEY_PURPOSE_DECRYPT
  }];
  return properties;
}

function GetAesEncryptProperties() {
  let properties: Array<huks.HuksParam> = [{
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_ALGORITHM,
    value: huks.HuksKeyAlg.HUKS_ALG_AES
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_KEY_SIZE,
    value: huks.HuksKeySize.HUKS_AES_KEY_SIZE_128
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_PURPOSE,
    value: huks.HuksKeyPurpose.HUKS_KEY_PURPOSE_ENCRYPT
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_PADDING,
    value: huks.HuksKeyPadding.HUKS_PADDING_PKCS7
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_BLOCK_MODE,
    value: huks.HuksCipherMode.HUKS_MODE_CBC
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_IV,
    value: StringToUint8Array(IV)
  }];
  return properties;
}

function GetAesDecryptProperties() {
  let properties: Array<huks.HuksParam> = [{
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_ALGORITHM,
    value: huks.HuksKeyAlg.HUKS_ALG_AES
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_KEY_SIZE,
    value: huks.HuksKeySize.HUKS_AES_KEY_SIZE_128
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_PURPOSE,
    value: huks.HuksKeyPurpose.HUKS_KEY_PURPOSE_DECRYPT
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_PADDING,
    value: huks.HuksKeyPadding.HUKS_PADDING_PKCS7
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_BLOCK_MODE,
    value: huks.HuksCipherMode.HUKS_MODE_CBC
  }, {
    tag: huks.HuksTag.HUKS_TAG_IV,
    value: StringToUint8Array(IV)
  }];
  return properties;
}

async function GenerateAesKey() {
  let genProperties = GetAesGenerateProperties();
  let options: huks.HuksOptions = {
    properties: genProperties
  };

  await huks.generateKeyItem(aesKeyAlias, options)
    .then((data) => {
      hilog.info(0x0000, 'AppDataSecurity', `promise: generate AES Key success, data = ${JSON.stringify(data)}`);
    }).catch((error: Error) => {
      hilog.error(0x0000, 'AppDataSecurity', `promise: generate AES Key failed, ${JSON.stringify(error)}`);
    })
}

async function EncryptData() {
  let encryptProperties = GetAesEncryptProperties();
  let options: huks.HuksOptions = {
    properties: encryptProperties,
    inData: StringToUint8Array(plainText)
  };

  await huks.initSession(aesKeyAlias, options)
    .then((data) => {
      handle = data.handle;
    }).catch((error: Error) => {
      hilog.error(0x0000, 'AppDataSecurity', `promise: init EncryptData failed, ${JSON.stringify(error)}`);
    })

  await huks.finishSession(handle, options)
    .then((data) => {
      hilog.info(0x0000, 'AppDataSecurity',
        `promise: encrypt data success, data is ` + Uint8ArrayToString(data.outData as Uint8Array));
      cipherData = data.outData as Uint8Array;
    }).catch((error: Error) => {
      hilog.error(0x0000, 'AppDataSecurity', `promise: encrypt data failed, ${JSON.stringify(error)}`);
    })
}

async function DecryptData() {
  let decryptOptions = GetAesDecryptProperties()
  let options: huks.HuksOptions = {
    properties: decryptOptions,
    inData: cipherData
  };

  await huks.initSession(aesKeyAlias, options)
    .then((data) => {
      handle = data.handle;
    }).catch((error: Error) => {
      hilog.error(0x0000, 'AppDataSecurity', `promise: init DecryptData failed, ${JSON.stringify(error)}`);
    })

  await huks.finishSession(handle, options)
    .then((data) => {
      hilog.info(0x0000, 'AppDataSecurity',
        `promise: decrypt data success, data is ` + Uint8ArrayToString(data.outData as Uint8Array));
    }).catch((error: Error) => {
      hilog.error(0x0000, 'AppDataSecurity', `promise: decrypt data failed, ${JSON.stringify(error)}`);
    })
}

说明

总结与回顾

随着信息技术的不断发展，数据的价值和重要性日益凸显，因此保护数据安全已成为应用开发中的重要课题。数据安全保护需要综合考虑分析评估和设计开发两个阶段的工作：

• 对应用中涉及的各类数据进行全面的风险评估和分类分析，根据数据的敏感程度和重要性确定相应的安全保护策略。
• 采用分级数据保护和合适的加密算法规格 ，避免敏感数据泄露。

本文中，针对体检报表中的数据将其进行安全等级划分后，根据定义的的等级采取了对应的加密。

• 数据安全分级是一种基于数据重要性和敏感程度的分类保护方法。通过对数据进行分类，根据其重要性和敏感程度采取相应的安全措施，以确保数据的安全性。在实际应用中，开发人员应根据实际业务场景，选择合适的数据分级保护策略，从而降低数据管理的复杂度，并提高数据的安全性。例如，对于一些敏感的个人隐私数据，可以采取严格的访问控制策略，以防止未经授权的访问和泄露。
• 数据加密是一种常用的数据安全技术，通过对数据进行加密处理，使得未经授权的用户无法直接获取和理解数据内容，从而保障数据的机密性。在应用开发中，合理选择加密算法和规格对数据进行加密处理非常关键。开发人员需要平衡加密数据的安全性和计算复杂度，以确保在保障数据安全的同时不影响用户的正常使用体验。此外，还需要考虑数据的传输加密和存储加密，以全面保护数据的安全。

在实际应用开发中，开发者要重视数据安全工作，不断完善数据安全保护措施，为用户的数据安全和隐私保护提供更加可靠的保障。