HarmonyOS Next安全单元（Secure Element）访问：保护敏感数据
本文旨在深入探讨华为鸿蒙HarmonyOS Next系统（截止目前API12）的技术细节，基于实际开发实践进行总结。主要作为技术分享与交流载体，难免错漏，欢迎各位同仁提出宝贵意见和问题，以便共同进步。本文为原创内容，任何形式的转载必须注明出处及原作者。
在当今数字化时代，数据安全至关重要，尤其是涉及到敏感信息的处理和传输。HarmonyOS Next中的安全单元（Secure Element）为保护敏感数据提供了强大的支持，特别是在NFC数据的加密与身份验证等方面发挥着关键作用。今天，我们就深入了解一下HarmonyOS Next安全单元，看看它是如何守护我们的数据安全的。
一、安全单元概述
安全单元是一种独立的硬件或软件组件，它提供了一个安全的执行环境，用于存储和处理敏感数据，如加密密钥、用户凭证、支付信息等。在HarmonyOS Next中，安全单元与NFC技术紧密结合，为NFC应用提供了更高层次的安全性。例如，在移动支付场景中，安全单元可以安全地存储银行卡信息，当进行NFC支付时，通过安全单元进行身份验证和数据加密，确保支付过程的安全可靠。在门禁系统中，安全单元可以存储用户的门禁权限信息，只有经过身份认证的用户才能通过NFC设备开启门禁。
二、通过Secure Element API实现数据保护
1. 数据加密
安全单元提供了强大的加密功能，确保数据在存储和传输过程中的保密性。以下是一个简单的数据加密示例代码：
import { omapi } from '@kit.ConnectivityKit';
import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
import { hilog } from '@kit.PerformanceAnalysisKit';
import { AbilityConstant, UIAbility, Want } from '@kit.AbilityKit';
let seService: omapi.SEService;
let seReaders: omapi.Reader[];
let seSession: omapi.Session;
let seChannel: omapi.Channel;
let aidArray: number[] = [0xA0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x10, 0x10];
let p2: number = 0x00;
export default class EntryAbility extends UIAbility {
onCreate(want: Want, launchParam: AbilityConstant.LaunchParam) {
hilog.info(0x0000, 'testTag', '%{public}s', 'Ability onCreate');
// 判断设备是否支持安全单元能力
if (!canIUse("SystemCapability.Communication.SecureElement")) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'secure element unavailable.');
return;
}
// get the service
try {
seService = omapi.newSEService("serviceState", (state) => {
hilog.info(0x0000, 'testTag', 'se service state ='+ JSON.stringify(state));
});
} catch (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'newSEService error'+ JSON.stringify(error));
}
if (seService == undefined ||!seService.isConnected()) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'secure element service disconnected.');
return;
}
// get readers
try {
seReaders = seService.getReaders();
} catch (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'getReaders error'+ JSON.stringify(error));
}
if (seReaders == undefined || seReaders.length == 0) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'no valid reader found.');
return;
}
// get session
try {
let reader = seReaders[0];
seSession = reader.openSession();
} catch (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'openSession error'+ JSON.stringify(error));
}
if (seSession == undefined) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'seSession invalid.');
return;
}
// get channel
try {
seSession.openLogicalChannel(aidArray, p2, (error, data) => {
if (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'openLogicalChannel error'+ JSON.stringify(error));
} else {
seChannel = data;
}
});
} catch (exception) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'openLogicalChannel exception'+ JSON.stringify(exception));
}
if (seChannel == undefined) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'seChannel invalid.');
return;
}
// 假设要加密的数据为一个字节数组
let dataToEncrypt = new Uint8Array([1, 2, 3, 4]);
// 调用安全单元的加密接口（这里仅为示例，实际接口可能不同）
seChannel.encrypt(dataToEncrypt).then((encryptedData) => {
hilog.info(0x0000, 'testTag', 'Encrypted data:'+ JSON.stringify(encryptedData));
}).catch((error: BusinessError) => {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'Encryption error:'+ JSON.stringify(error));
});
}
}
在上述代码中，首先检查设备是否支持安全单元能力，然后获取安全单元服务、读取器、会话和通道等资源。最后，将需要加密的数据通过通道的加密接口进行加密处理，并处理加密结果。
2. 身份认证
安全单元可以用于实现严格的身份认证机制，确保只有合法的用户或设备能够访问敏感数据。例如，在使用NFC卡模拟进行门禁通行时，安全单元可以验证用户的身份信息，防止非法访问。以下是一个简单的身份认证示例（假设已经建立了与安全单元的连接）：
// 假设从NFC读卡器获取到的认证数据
let authenticationData = new Uint8Array([5, 6, 7, 8]);
// 调用安全单元的身份认证接口（这里仅为示例，实际接口可能不同）
seChannel.authenticate(authenticationData).then((authenticationResult) => {
if (authenticationResult) {
hilog.info(0x0000, 'testTag', 'Authentication successful.');
} else {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'Authentication failed.');
}
}).catch((error: BusinessError) => {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'Authentication error:'+ JSON.stringify(error));
});
3. 安全传输
在数据传输过程中，安全单元可以确保数据的完整性和保密性。例如，在将加密后的NFC数据传输到目标设备时，安全单元可以对传输的数据进行签名和加密，防止数据在传输过程中被篡改或窃取。以下是一个简单的数据传输示例（假设已经完成了数据加密）：
// 假设已经加密的数据为encryptedData
seChannel.transmit(encryptedData).then((response) => {
hilog.info(0x0000, 'testTag', 'Data transmission successful. Response:'+ JSON.stringify(response));
}).catch((error: BusinessError) => {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'Data transmission error:'+ JSON.stringify(error));
});
三、示例代码
以下是一个完整的在安全单元中写入和读取数据的示例代码：
import { omapi } from '@kit.ConnectivityKit';
import { BusinessError } from '@kit.BasicServicesKit';
import { hilog } from '@kit.PerformanceAnalysisKit';
import { AbilityConstant, UIAbility, Want } from '@kit.AbilityKit';
let seService: omapi.SEService;
let seReaders: omapi.Reader[];
let seSession: omapi.Session;
let seChannel: omapi.Channel;
let aidArray: number[] = [0xA0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x10, 0x10];
let p2: number = 0x00;
export default class EntryAbility extends UIAbility {
onCreate(want: Want, launchParam: AbilityConstant.LaunchParam) {
hilog.info(0x0000, 'testTag', '%{public}s', 'Ability onCreate');
// 判断设备是否支持安全单元能力
if (!canIUse("SystemCapability.Communication.SecureElement")) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'secure element unavailable.');
return;
}
// get the service
try {
seService = omapi.newSEService("serviceState", (state) => {
hilog.info(0x0000, 'testTag', 'se service state ='+ JSON.stringify(state));
});
} catch (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'newSEService error'+ JSON.stringify(error));
}
if (seService == undefined ||!seService.isConnected()) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'secure element service disconnected.');
return;
}
// get readers
try {
seReaders = seService.getReaders();
} catch (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'getReaders error'+ JSON.stringify(error));
}
if (seReaders == undefined || seReaders.length == 0) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'no valid reader found.');
return;
}
// get session
try {
let reader = seReaders[0];
seSession = reader.openSession();
} catch (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'openSession error'+ JSON.stringify(error));
}
if (seSession == undefined) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'seSession invalid.');
return;
}
// get channel
try {
seSession.openLogicalChannel(aidArray, p2, (error, data) => {
if (error) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'openLogicalChannel error'+ JSON.stringify(error));
} else {
seChannel = data;
}
});
} catch (exception) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'openLogicalChannel exception'+ JSON.stringify(exception));
}
if (seChannel == undefined) {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'seChannel invalid.');
return;
}
// 写入数据
let dataToWrite = new Uint8Array([9, 10, 11, 12]);
seChannel.write(dataToWrite).then(() => {
hilog.info(0x0000, 'testTag', 'Data written successfully.');
// 读取数据
seChannel.read().then((readData) => {
hilog.info(0x0000, 'testTag', 'Read data:'+ JSON.stringify(readData));
}).catch((error: BusinessError) => {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'Read error:'+ JSON.stringify(error));
});
}).catch((error: BusinessError) => {
hilog.error(0x0000, 'testTag', 'Write error:'+ JSON.stringify(error));
});
}
}
四、安全单元与其他数据保护方式的对比
| 对比项目 | 安全单元（Secure Element） | 软件加密 | 普通存储 |
|---|---|---|---|
| 安全性 | 基于硬件或独立软件环境，提供高度安全的执行空间，难以被攻击和篡改。加密密钥等敏感信息存储在安全区域，不易被窃取。 | 依赖于软件算法和运行环境，安全性相对较低，容易受到软件漏洞、恶意软件攻击等影响。加密密钥可能存储在内存中，存在一定风险。 | 基本没有加密和安全防护措施，数据以明文形式存储，极易被访问和窃取。 |
| 性能 | 针对安全操作进行了优化，加密、解密和身份认证等操作效率较高，对系统性能影响较小。 | 加密和解密操作可能会消耗较多的系统资源，尤其是在处理大量数据时，可能会影响系统性能。 | 无加密相关性能开销，但数据存储和访问速度取决于存储介质的性能。 |
| 应用场景 | 适用于处理高度敏感的数据，如金融交易、电子证照、门禁系统等对安全性要求极高的场景。 | 适用于对安全性有一定要求，但对性能和成本较为敏感的场景，如一些普通应用的数据加密。 | 适用于存储非敏感数据，如普通文本文件、图片等不需要加密保护的数据。 |
| 成本 | 可能需要额外的硬件支持（如安全芯片）或软件授权费用，成本较高。 | 仅需开发和维护软件加密算法的成本，相对较低。 | 成本最低，只需要基本的存储设备。 |
通过对HarmonyOS Next安全单元的详细介绍，我们可以看到它在保护敏感数据方面具有显著的优势。无论是在金融领域、物联网还是智能设备交互中，安全单元都为数据安全提供了坚实的保障。就像一座坚固的堡垒，守护着我们的数据免受外界威胁。希望这篇文章能够帮助开发者更好地理解和应用安全单元技术，在HarmonyOS Next开发中构建更加安全可靠的应用程序。嘿，有了安全单元的保驾护航，我们的数据就可以安心地在智能世界里穿梭啦！哈哈！
在实际应用中，安全单元的重要性愈发凸显。比如在电子钱包应用中，安全单元可以防止用户的银行卡信息被窃取或篡改，保障资金安全；在企业级应用中，用于存储机密文件或员工敏感信息，确保企业数据资产的安全。
对于开发者而言，合理运用HarmonyOS Next的安全单元功能，需要深入理解其API和安全机制。在开发过程中，要注意遵循安全最佳实践，如妥善管理安全单元的访问权限，确保只有授权的应用或组件能够与安全单元进行交互。同时，要及时关注系统更新和安全补丁，以应对不断变化的安全威胁。
未来，随着物联网、金融科技等领域的持续发展，HarmonyOS Next安全单元有望在更多场景中发挥关键作用。例如，在车联网中，安全单元可以保障车辆与云端、车辆与其他智能设备之间通信的安全性，防止车辆被远程操控或敏感信息泄露；在远程医疗设备中，安全单元可确保患者的医疗数据在传输和存储过程中的保密性和完整性，为远程医疗的发展提供坚实的安全支撑。
HarmonyOS Next安全单元为敏感数据保护提供了强大而可靠的解决方案。它不仅提升了应用的安全性，也增强了用户对智能设备和应用的信任。我们应充分利用这一技术优势，为用户打造更加安全、便捷的智能体验。就像在数字世界中为数据穿上了一层坚不可摧的铠甲，让用户在享受智能科技带来的便利的同时，无需担忧数据安全问题。哈哈，是不是感觉安全单元就像一个超级英雄，默默地守护着我们的数据世界呢？希望大家在开发过程中都能善用这个“超级英雄”，创造出更多安全可靠的精彩应用！
