SQLite3数据库加密方案

针对sqlite数据库文件，进行加密。现有两种方案如下
1.对数据库中的数据进行加密。
2.对数据库文件进行加密
两种加密方式的优缺点，比较如下：

一、对数据库中的数据进行加密

优点：
1.实现数据加密快速，只需添加两个方法
一是：对明文数据进行加密返回密文数据
二是：对密文数据进行解密返回明文数据
2.程序无需进行太大变动，仅在对数据进行
添加，修改，删除，查询时。针对指定的表字段
进行修改进行加密，解密的字段即可。

不足：
1.由于对数据进行了加密。所以为了看到明文，必须密文进行解密。
因此会增加处理器的消耗。因终端手机的处理能力有限，可能会出现
处理数据缓慢的现象发生。
2.仅仅对数据进行了加密，还是可以看到数据表的sql语句，
可能猜测到表的作用。另外，如果没有对一个表中的所有字段加密，
则可以看没有加密的明文数据。

需要做的工作：
1.无需考虑平台差异性，qt,android,ios都能快速
的实现。只需在每个平台上，使用各自的语言，实现
同样的加密，解密算法即可。
2.需要对加密算法进行了解，选择一种加密算法，进行实现。

二、对数据库文件进行加密

优点：
1.对整个文件进行了加密，用户通过编辑器看不到任何有用的数据，
用户使用sqlite browser软件也无法打开文件查看数据，保证了数据安全。
2.进行打开数据库时，使用程序sqlite3_key(db,"********",8);
即可对文件解密，对数据表的操作无需进行加密，采用明文即可。

不足：
1.需要修改sqlite的源代码，这个工作难度比较大。
2.需要对修改后的sqlite进行编译，需要对makefile有所了解，
手动编写makefile文件，对源程序进行编译。因平台差异性，可能会造成
某个平台无法编译生成动态链接库的可能。
3.需要对数据访问层代码进行修改，例如qt平台需要将以前对数据库操作使用的
QSqlQuery类，更改为使用sqlite3.h文件中定义操作，对数据库操作。
其他平台也一样，都要做这一步的修改。
4.在程序编译时，要加入使用加密的动态链接库（linux为共享库.so文件）
windows平台最容易，只需将所使用的dll文件copy到应用程序中即可。
其他平台需要实验，看如何引入库,如果编译。

需要做的工作：
1.修改sqlite源代码，追加对数据库文件进行加密的功能。
2.编译含有加密功能的程序源代码，生成各自平台需要使用的库文件。
3.将加密sqlite库文件引入各自平台中，修改数据库访问层代码。
4.进行程序的部署，测试。

加密算法的相关知识：
加密技术通常分为两大类：“对称式”和“非对称式”。
对称式加密就是加密和解密使用同一个密钥，通常称之为“Session Key ”这种加密技术目前被广泛采用，如美国政府所采用的DES加密标准就是一种典型的“对称式”加密法，它的Session Key长度为56Bits。
非对称式加密就是加密和解密所使用的不是同一个密钥，通常有两个密钥，称为“公钥”和“私钥”，它们两个必需配对使用，否则不能打开加密文件。这里的 “公钥”是指可以对外公布的，“私钥”则不能，只能由持有人一个人知道。它的优越性就在这里，因为对称式的加密方法如果是在网络上传输加密文件就很难把密 钥告诉对方，不管用什么方法都有可能被别窃听到。而非对称式的加密方法有两个密钥，且其中的“公钥”是可以公开的，也就不怕别人知道，收件人解密时只要用 自己的私钥即可以，这样就很好地避免了密钥的传输安全性问题。

常见加密算法
DES（Data Encryption Standard）：对称算法，数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合；
3DES（Triple DES）：是基于DES的对称算法，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高；
RC2和 RC4：对称算法，用变长密钥对大量数据进行加密，比 DES 快；
IDEA（International Data Encryption Algorithm）国际数据加密算法，使用 128 位密钥提供非常强的安全性；
RSA：由 RSA 公司发明，是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也是可变的，非对称算法；
DSA（Digital Signature Algorithm）：数字签名算法，是一种标准的 DSS（数字签名标准），严格来说不算加密算法；
AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，对称算法，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高，目前 AES 标准的一个实现是 Rijndael 算法； BLOWFISH，它使用变长的密钥，长度可达448位，运行速度很快；
MD5：严格来说不算加密算法，只能说是摘要算法
对MD5算法简要的叙述可以为：MD5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。
在MD5算法中，首先需要对信息进行填充，使其字节长度对512求余的结果等于448。因此，信息的字节长度（Bits Length）将被扩展至N*512+448，即N*64+56个字节（Bytes），N为一个正整数。填充的方法如下，在信息的后面填充一个1和无数个 0，直到满足上面的条件时才停止用0对信息的填充。然后，在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前信息长度。经过这两步的处理，现在的信息字节 长度=N*512+448+64=(N+1)*512，即长度恰好是512的整数倍。这样做的原因是为满足后面处理中对信息长度的要求。（可参见MD5算 法词条）
SSF33，SSF28，SCB2(SM1)：国家密码局的隐蔽不公开的商用算法，在国内民用和商用的，除这些都不容许使用外，其他的都可以使用；

三、数据库加密原理
目前主流的数据库都采用了各种安全措施，主要包括用户认证、访问控
制、数据加密存储和数据库操作审计等措施。

用户认证：用户或者程序向数据库提供自己的有效身份证明，数据库鉴别用户的身份是否合法，只有合法的用户才能存取数据库中的数据。用户认证是所有安全机制的前提，只有通过认证才能进行授权访问和审计。

访问控制：数据库管理系统为不同的用户分配不同的权限，保证用户只能进行授权的访问。目前，一些大型数据库(如Oracle 等)都采用了基于角色的访问控制机制，即为用户授予不同的角色，如db—owner，security administrator 等，不同的角色允许对数据库执行不同的操作。

数据库加密：用户认证以及访问控制对访问数据库进行了控制，但攻击者可能会利用操作系统或数据库漏洞，或物理接触计算机，而直接接触数据库系统文件，从而可能绕过身份认证和存取控制而直接窃取或篡改数据库内容。对数据库中的数据进行加密是防范这类威胁的有效手段。

数据库操作审计：监视和记录用户对数据库所做的各种操作的安全机制，它记录并存储用户的操作，用于事后分析，以检查导致数据库现状的原因以及提供追踪攻击者的线索。数据库的备份与恢复：当数据库发生不可恢复的故障时，可以将数据库恢复到先前的某个一致性的状态。

四、SQLite 加密

由于SQLite 是开放源码的，并且在其源码中预留了加密接口，我们可以通过实现其预留的加密接口实现口令认证和数据库加密以完善其加密机制。

1.口令认证

SQLite 数据库文件是一个普通文本文件，对它的访问首先依赖于文件的访问控制。在此基础上，再增加进一步的口令认证，即在访问数据库时必须提供正确的口令，如果通过认证就可以对数据库执行创建、查询、修改、插入、删除和修改等操作；否则，不允许进一步的访问。

2.数据库加密

数据库加密有两种方式：
1)在数据库管理系(Data Base Management System，DBMS)中实现加密功能，即在从数据库中读数据和向数据库中写数据时执行加解密操作；
2)应用层加密，即在应用程序中对数据库的某些字段的值进行加密，DBMS 管理的是加密后的密文。
前者与DBMS 结合好，加密方式对用户透明，但增加了DBMS 的负载，并且需要修改DBMS的原始代码；后者则需要应用程序在写入数据前加密，在读出数据后解密，因而会增大应用程序的负载。在此，通过实现SQLite 源码中预留的加密接口，实现DBMS 级的加密。

3.使用xxx-tea 算法加密SQLite 数据库

微型加密算法（TEA）及其相关变种（XTEA，Block TEA，XXTEA） 都是分组加密算法，它们很容易被描述，实现也很简单（典型的几行代码）。

TEA 算法最初是由剑桥计算机实验室的 David Wheeler 和 Roger Needham在 1994 年设计的。该算法使用 128 位的密钥为 64 位的信息块进行加密，它需要进行 64 轮迭代，尽管作者认为 32 轮已经足够了。该算法使用了一个神秘常数δ作为倍数，它来源于黄金比率，以保证每一轮加密都不相同。但δ的精确值似乎并不重要，这里 TEA 把它定义为 δ=「(√5 - 1)231」（也就是程序中的 0×9E3779B9）。

之后 TEA 算法被发现存在缺陷，作为回应，设计者提出了一个 TEA 的升级版本——XTEA（有时也被称为“tean”）。XTEA 跟 TEA 使用了相同的简单运算，但它采用了截然不同的顺序，为了阻止密钥表攻击，四个子密钥（在加密过程中，原 128 位的密钥被拆分为 4 个 32 位的子密钥）采用了一种不太正规的方式进行混合，但速度更慢了。