基于Android的私密短信系统设计与实现

刘安战，贾晓辉

（中原工学院，河南 郑州 450007）

2007年 11月Google公司推出 Android[1]智能手机平台，接着推出的面向Android应用开发的 SDK[2]为开发者开发Android平台上各种应用提供了方便。随着时间的推移，各种应用层出不穷，目前国内已经出现了很多汇集Android应用的网站，如AppChina应用汇和安智市场等。

Android 有活动（Activity）、服务（Service）、广播 接 收 器（Broadcast Receiver）和内容提供 者 （Content Provider）4大组件[3]。

活动主要用来进行应用界面的开发，一个活动往往占据当前的窗口，对于开发者而言，就需要派生一个Activity的子类。服务有点像后台程序，通常都是后台长时间运行，接受上层调用指令，完成相关功能。广播接收器用来接收一种或若干种意图（Intent）的触发事件，当事件发生时，系统会传递消息给广播接收器，进而由广播接收器进行进一步处理。广播接收器一般用来监听一些事件，如：监听来电、邮件和短信等。内容提供者是Android提供的第三方应用数据的访问方案。每个Content Provider都用一个URI作为独立的标识，如：content：//sms/inbox表示短信收件箱。Content Provider在屏蔽了内部数据的存储细节基础上向外提供了统一的接口，这样大大简化了上层应用的访问。

除了 4大组件外，Android还提供了意图 （Intent）机制，它能在程序运行的过程中连接2个不同的组件。活动、服务和广播接收器都是通过意图机制激活的，意图在组件之间传递数据。

1 Android短信库

1.1 短信息表结构

Android系统中采用的SQLite[4]嵌入式数据库，其短息库为mmssms.db，在adb shell中可以通过sqlite3 mmssms.db连接该数据库。通过.tables命令可以发现mmssms.db共有13个表，其中的sms表是用来存储所有短息数据的，通过.schema sms命令查看表sms的表结构，其表结构如表1所示。

1.2 短信库的访问

系统数据库的访问需要授权，在编写程序时需要在AndroidManifest.xml文件中添加权限使用说明。如：＜usespermission android：name="android.permission.READ_SMS"/>表示可以读短信，若是要使得应用可以发送短信则还需要加入＜uses-permission android：name="android.permission.SEND_SMS"/>。

表1 短信息表结构

Android通过内容提供者向应用提供访问底层数据库，应用程序可以通过一个URL访问对应的数据，如：content：//sms/inbox表示 短信 收 件箱 ， 而 content：//sms/outbox表示短信发件箱。

数据表的访问在Android采用游标方式，通过Activity类的manageQuery方法获得一个数据集游标，managedQuery方法的声明为：public finalCursor managedQuery（Uri uri，String[]projection，String selection，String[]selectionArgs， String sortOrder）。

2 系统设计

2.1 系统功能

私密短信系统的功能主要包括：（1）建立短信，加密短信，发送短信；（2）私密短信列表；（3）查收私密短信，解密查看；（4）联系人选择；（5）私密短信会话。

2.2 私密短信收发过程

私密短信系统通过在应用层加密/解密短信数据达到点对点的密码通信。发送短信方通过输入明文短信、加密短信及发送密文短信实现发送短信功能；接收短信方通过查询短信库和解密短信来阅读短信，考虑到短信传输过程中的编码问题，还要进行编码转换工作。具体的收发短信流程如图1所示。

图1 私密短信收发流程

（1）输入明文：输入与发送的短信明文内容。

（2）输入密码：输入加密使用的密码。

（3）加密：根据输入明文和密码进行加密产生密文，通过javax.crypto中Cipher类提供的功能对密文采用用DES[5]加密。

（4）编码转换：加密后的密文以字节码的形式存在，在发送短信前需要进行进一步的编码，将其转换成Base64编码格式以便能够正常发送短信。

（5）发送短信：通过调用 Android提供的API来实现发送短信，在系统中 SmsManager类提供的sendTextMessage方法可以实现发送短信功能。

（6）接收短信：通过访问系统短信库中的信息查看接收的短信，检索可以查看所有私密短信。

（7）编码逆转换：编码转换的逆过程。

（8）解密：加密逆过程。

2.3 关键问题

（1）菜单的实现

Android系统支持选项菜单、子菜单和快捷菜单3种菜单。系统采用选项菜单，实现选项菜单需要重载Activity的 onCreateOptionsMenu（Menu nenu）方 法，通过Menu的add方法添加菜单项，对于菜单的响应则是通过重载onOptionsItemSelected（MenuItem item）方法实现。

（2）加密转码

加密采用的是Cipher类实现的，其中的getInstance方法可以获得相应的实例，通过init方法初始化加密模式和密码，通过doFinal方法进行加密并返回加密后的字节数组。

加密后的字节数组并不能直接用于短信内容发送，因此还要进行进一步的转码。系统将加密后的字节数组密文转换成Base64编码组成的字符串后作为短信内容进行传输。

（3）密信标志

加密转码后的短信和普通短信一样借助于移动网络传输，接收方收到的就是一个短信，只不过短信内容是没有意义的密而已。系统为了区分加密短信和未加密的短信，在发送私密短信时在密信内容中加入了供系统识别的密信标志。通过密信标志，接收方可以过滤接收的所有密信。

（4）短信发送

在Android系统中，SmsManager类提供sendTextMessage方法发送短信，具体代码为：smsManager.sendTextMessage（mobile，null，text，null，null）。 其中，mobile 为目标手机号码，text为发送的短信内容。对于长度较小的短信系统采用直接发送的方式实现，对于长度超过70 B的短信，系统通过分割成多个短信的方式进行发送，以便用户能够接收到完整的短信内容。

3 系统测试

系统测试采用的摩托罗拉XT502机型，图2为系统主界面，默认列出系统收到的所有密信，可以通过相应的菜单执行相应的功能。

发送密信菜单可以打开加密和解密界面，如图3所示。图中显示的是明文为“你好”，密码为“123”的加密和解密界面。

图2 系统主界面

图3 加密、解密界面

随着3G手机不断普及，用户可以越来越多地定制自己的应用，信息安全传输的重要性更是不可忽视。私密短信系统为用户提供点对点的私密通信，信息在网络的传输过程中采用的密码形式，即使信息被拦击或被通信公司泄露，解密也会大大地提高成本，从而提高用户传输信息的安全性。下一步的研究开发将侧重于私密通话研究，防止电话窃听。

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

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

[3]杨丰盛.Android应用开发揭秘[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]http：//www.sqlite.org，2012-03-01.

[5]顾超.动态 DES算法.计算机应用与软件[J].2007，7：164-166.