サンプル・アプリケーション: データ暗号化ホワイトペーパー

2014.03.27
スマートフォンタブレット暗号化
Android実装

この記事は、インテル® デベロッパー・ゾーンに掲載されている「Sample Application: Data Encryption Whitepaper」(http://software.intel.com/en-us/android/articles/sample-application-data-encryption-whitepaper) の日本語参考訳です。

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アプリケーション提供元:
インテル コーポレーション SSG

データ暗号化コードと説明

この DataEncrytion アプリケーションには、データ暗号化、プログレスバー、パフォーマンス指標の 3 つの主要な機能があります。

DataEncryption クラス宣言

DataEncryption クラスは標準 Activity クラスを拡張します。ロギング、ダイアログ、UI コンポーネント用のプライベート属性があります。

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public class DataEncryption extends Activity {
 
    private final String TAG = "SECURITY_DATA_ENCRYPTION";
    private final String FLAG_SUC = "SECURITY_DATA_ENCRYPTION_SUCCESSFULLY";
    private final String FLAG_FAIL = "SECURITY_DATAENCRYPTION_FAILED";
 
    private Boolean mDoneEncryption = false;
    private long mTimeTook = 0;
 
    ProgressThread progThread;
    ProgressDialog progDialog;
    int delay = 40;                  // 更新ループの遅延 (ミリ秒)
    int maxBarValue = 200;           // 水平プログレスバーの最大値
    int typeBar;
 
    private Handler mHandler = new Handler();
    private String mIndicatorText;
    private TextView mIndicator;
    private SDPUtility mUtility;
    private ImageButton encyptionButton;

onCreate メンバー関数

onCreate メンバー関数は、アクティビティーが作成された後、フレームワークにより呼び出されます。上記の説明のように DataEncryption クラスは Activity クラスを拡張するため、開始したときは Activity のように扱われます。アプリケーションの初期化はここで行われます。

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@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.encryption);
 
    mUtility = new SDPUtility();
    mHandler.postDelayed(mUpdateTimeTask, 100);
    mIndicator = (TextView) findViewById(R.id.encryptionIndicator);
 
    typeBar = 0;
    encyptionButton = (ImageButton) findViewById(R.id.encryptionButton);
    encyptionButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        public void onClick(View v) {
            showDialog(typeBar);
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    encryptVideo();
 
...
 
    } catch (Exception e) {
        Log.d(TAG, "Exception occurs in security encryption test.", e);
    }
 
}

encrypt() 関数

encrypt 関数は実際のデータ暗号化処理を行います。まず入出力ファイルストリームを作成した後、“AES” 暗号オブジェクトと暗号キーを作成し、最後にデータを入力ファイルストリームから読み込み、暗号化されたデータを出力ファイルストリームに書き込みます。

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private void encryptVideo() {
    FileInputStream fis;
    try {
        fis = new FileInputStream(new File("/sdcard/h264.mp4"));
 
        File outfile = new File("/sdcard/h264_enc.mp4");
        int read = 0;
        if (!outfile.exists())
            outfile.createNewFile();
        File decfile = new File("/sdcard/h264_dec.mp4");
        if (!decfile.exists())
            decfile.createNewFile();
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outfile);
        FileInputStream encfis = new FileInputStream(outfile);
        FileOutputStream decfos = new FileOutputStream(decfile);
        Cipher encipher = Cipher.getInstance("AES");
        Cipher decipher = Cipher.getInstance("AES");
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
 
        SecretKey skey = kgen.generateKey();
        encipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, skey);
        CipherInputStream cis = new CipherInputStream(fis, encipher);
        decipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, skey);
        CipherOutputStream cos = new CipherOutputStream(decfos, decipher);
        long start = System.nanoTime();
        Log.d("security", String.valueOf(start));
        while ((read = cis.read()) != -1) {
            fos.write((char) read);
            fos.flush();
        }
        long stop = System.nanoTime();
        Log.d("security", String.valueOf(stop));
        long seconds = (stop - start) / 1000000000;// 秒
        Log.d("security", String.valueOf(seconds));
        fos.close();
        mTimeTook = seconds;
        mDoneEncryption = true;
 
    } catch (FileNotFoundException e) {
        // TODO 自動生成キャッチブロック
        e.printStackTrace();
    } catch (IOException e) {
        // TODO 自動生成キャッチブロック
        e.printStackTrace();
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        // TODO 自動生成キャッチブロック
        e.printStackTrace();
    } catch (NoSuchPaddingException e) {
        // TODO 自動生成キャッチブロック
        e.printStackTrace();
    } catch (InvalidKeyException e) {
        // TODO 自動生成キャッチブロック
        e.printStackTrace();
    }
 
}

プログレスバー

大きなデータファイルの暗号化には時間がかかるため、暗号化が完了したときにユーザーに通知するプログレスバーがあると便利です。プログレスバーは異なるスレッドで動作し、「スピナー」および「水平」の 2 つのスタイルがあります。

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@Override
    protected Dialog onCreateDialog(int id) {
        switch(id) {
        case 0:                      // スピナー
            progDialog = new ProgressDialog(this);
            progDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_SPINNER);
            progDialog.setMessage("encrypting data...");
            progThread = new ProgressThread(handler);
            progThread.start();
            return progDialog;
        case 1:                      // 水平
            progDialog = new ProgressDialog(this);
            progDialog.setProgressStyle(ProgressDialog.STYLE_HORIZONTAL);
            progDialog.setMax(maxBarValue);
            progDialog.setMessage("encrypting data...");
            progThread = new ProgressThread(handler);
            progThread.start();
            return progDialog;
        default:
            return null;
        }
    }
 
    final Handler handler = new Handler() {
        public void handleMessage(Message msg) {
            int total = msg.getData().getInt("total");
            progDialog.setProgress(total);
            if (mDoneEncryption){
                dismissDialog(typeBar);
                progThread.setState(ProgressThread.DONE);
            }
        }
    };

パフォーマンス指標

データ暗号化ではパフォーマンスも非常に重要です。DataEncryption アプリケーションは、CPU 使用率、メモリー使用率、費やした合計時間などの重要な指標も示します。

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private Runnable mUpdateTimeTask = new Runnable() {
    public void run() {
        DecimalFormat df = new DecimalFormat("#.##");
        String cpuUsage = df.format(mUtility.readUsage() * 100) + "%";
        String memUsage = Long.toString(mUtility.readMem((ActivityManager)
            getSystemService(ACTIVITY_SERVICE))) + "M";
 
        mIndicatorText = "CPU usage: " + cpuUsage + "\nMemory usage: "
            + memUsage;
        if(mDoneEncryption){
            mIndicatorText = mIndicatorText + "\nTotal Time Spent: " +
                mTimeTook + " Seconds";
        }
 
        mIndicator.setText(mIndicatorText);
 
        mHandler.postAtTime(this, SystemClock.uptimeMillis() + 2000);
    }
};

まとめ

この記事で説明したサンプルのようにコードを実装することにより、インテル® プロセッサーを搭載する Android* プラットフォーム向けにデータを暗号化する方法と、基本的な暗号パフォーマンスを測定する方法を素早く理解できます。

著者紹介

Peng Wang
インテル コーポレーションのソフトウェア & ソリューション・グループ (SSG) デベロッパー・リレーション部門 インテル® Atom™ プロセッサー・ハイ・タッチ・ソフトウェア・イネーブリング・チームのメンバー。SSG に入る前は、ウルトラ・モバイル・グループの統合および検証チームを指揮していました。

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