以下是一个基于 ​​鸿蒙 ArkTS​​ 的「分布式数据安全共享」实例，结合鸿蒙安全机制（数据加密、权限分级、安全启动链），实现跨设备敏感数据的安全传输与存储。实例包含数据加密传输、动态权限验证、可信执行环境（TEE）调用等核心模块。

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实例目标

实现一个医疗健康类应用，满足以下安全要求：

1. ​​数据加密传输​​：用户健康数据（如心率、血糖）在设备间传输时使用 AES-256 加密。
2. ​​动态权限验证​​：跨设备访问数据需实时验证用户身份（指纹/人脸）。
3. ​​安全存储​​：敏感数据加密后存储于鸿蒙分布式数据库，仅授权设备可解密。
4. ​​可信执行环境​​：关键操作（如密钥生成）在 TEE 中执行，防止恶意代码窃取。

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一、鸿蒙安全机制解析

1. 分布式数据安全

• ​​端到端加密​​：数据传输前通过 @ohos.security.Encrypt API 加密。
• ​​设备认证​​：跨设备通信需通过 DeviceCredential 验证设备身份。
• ​​权限隔离​​：数据访问权限按角色分级（如医生/患者）。

2. 可信执行环境（TEE）

• ​​隔离执行​​：密钥生成、解密操作在 TEE 中运行，隔离于 Rich Execution Environment（REE）。
• ​​安全存储​​：TEE 内部存储敏感数据（如根证书），防止物理提取。

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二、代码实现（核心模块）

1. 项目结构

secure-health-app/
├── entry/src/main/ets/
│   ├── pages/
│   │   ├── DataSharingPage.ets    // 数据共享页面
│   │   └── SecurityConfigPage.ets // 安全配置页面
│   ├── service/
│   │   ├── DataEncryptor.ets      // 数据加密工具
│   │   └── TEEHelper.ets          // TEE 操作封装
│   └── model/
│       └── HealthData.ets         // 健康数据模型
└── resources/
    └── base/
        └── security/              // 安全配置文件
            ├── device_auth.json   // 设备白名单
            └── encryption_keys    // 加密密钥模板

2. 数据加密工具（DataEncryptor.ets）

实现 AES-256 加密与鸿蒙分布式数据传输：

import { Encrypt, Decrypt } from '@ohos.security';
import { DistributedData } from '@ohos.distributedData';

export class DataEncryptor {
  // 生成动态加密密钥（每次会话生成新密钥）
  static async generateSessionKey(): Promise<string> {
    const key = await Encrypt.generateKey({
      algorithm: 'AES',
      keyLength: 256,
      mode: 'CBC'
    });
    return key.keyId; // 返回密钥 ID（实际密钥存储于 TEE）
  }

  // 加密健康数据（使用动态密钥）
  static async encryptHealthData(data: HealthData): Promise<Uint8Array> {
    const sessionKey = await this.generateSessionKey();
    const encryptedData = await Encrypt.encrypt({
      data: JSON.stringify(data),
      keyId: sessionKey,
      algorithm: 'AES-CBC'
    });
    return encryptedData;
  }

  // 跨设备安全传输（集成分布式数据服务）
  static async sendSecureData(deviceId: string, encryptedData: Uint8Array) {
    const distData = await DistributedData.getDeviceData(deviceId);
    await distData.write('health_data', encryptedData, {
      encrypt: true, // 启用传输层加密
      integrityCheck: true // 数据完整性校验
    });
  }
}

3. 可信执行环境调用（TEEHelper.ets）

封装 TEE 操作，确保密钥生成与解密在安全环境中执行：

import { TEEContext } from '@ohos.tee';

export class TEEHelper {
  private static teeContext: TEEContext;

  // 初始化 TEE 环境
  static async initTEE() {
    this.teeContext = await TEEContext.create('secure_health_tee');
    await this.teeContext.enter();
  }

  // 在 TEE 中生成密钥对（隔离执行）
  static async generateKeyPair() {
    return await this.teeContext.invokeSecureFunction('generate_rsa_keypair', {
      keySize: 2048
    });
  }

  // 在 TEE 中解密数据（仅解密操作在 TEE）
  static async decryptInTEE(encryptedData: Uint8Array) {
    return await this.teeContext.invokeSecureFunction('rsa_decrypt', {
      data: encryptedData,
      privateKeyId: 'patient_private_key'
    });
  }
}

4. 动态权限验证（SecurityConfigPage.ets）

实现基于生物特征的身份验证：

import { BiometricAuth } from '@ohos.biometric';

export class SecurityConfigPage {
  // 验证用户身份（指纹/人脸）
  static async authenticateUser() {
    const authResult = await BiometricAuth.verify({
      type: 'FINGERPRINT', // 或 'FACE'
      challenge: Math.random().toString(36).substr(2, 16)
    });
    
    if (authResult.authenticated) {
      return true;
    } else {
      throw new Error('生物特征验证失败');
    }
  }

  // 检查设备白名单（仅授权设备可访问）
  static async checkDeviceAuthorization() {
    const deviceInfo = await DeviceManager.getDeviceInfo();
    const whiteList = await this.loadDeviceWhiteList();
    return whiteList.includes(deviceInfo.deviceId);
  }
}

5. 数据模型与安全存储（HealthData.ets）

定义加密存储的数据结构：

import { @ohos.security.Encrypt } from '@ohos.security';

@Encrypt('AES-256') // 标记类自动加密存储
export class HealthData {
  @EncryptField() // 加密字段
  heartRate: number;

  @EncryptField()
  bloodSugar: number;

  timestamp: number; // 时间戳（明文，用于排序）

  constructor(heartRate: number, bloodSugar: number) {
    this.heartRate = heartRate;
    this.bloodSugar = bloodSugar;
    this.timestamp = Date.now();
  }
}

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三、安全运行流程

1. 数据写入流程

1. ​​生成会话密钥​​：DataEncryptor.generateSessionKey()。
2. ​​加密数据​​：使用 AES-256 加密健康数据。
3. ​​设备验证​​：调用 SecurityConfigPage.checkDeviceAuthorization() 确保目标设备可信。
4. ​​安全传输​​：通过分布式数据服务加密传输。

2. 数据读取流程

1. ​​TEE 解密​​：调用 TEEHelper.decryptInTEE() 在安全环境中解密。
2. ​​动态验证​​：每次访问需通过 SecurityConfigPage.authenticateUser() 验证身份。
3. ​​完整性校验​​：验证数据哈希值（SHA-256）。

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四、安全配置与验证

1. 安全配置文件（device_auth.json）

定义可信设备白名单：

{
  "device_whitelist": [
    "device_1234567890abcdef",
    "device_abcdef1234567890"
  ],
  "required_auth": ["fingerprint", "face"]
}

2. 安全启动链验证

在 config.json 中声明安全启动要求：

"security": {
  "secure_boot": true,       // 强制安全启动
  "trusted_app": true,       // 标记为可信应用
  "tee_required": ["decrypt"] // 关键操作必须进入 TEE
}

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五、验证与测试

1. 本地安全测试

• ​​权限越权测试​​：尝试未授权访问 /data/health 目录，预期触发 PermissionDenied 错误。
• ​​加密强度测试​​：使用抓包工具（如 Wireshark）验证传输数据是否为密文。

2. TEE 隔离性测试

• ​​内存提取测试​​：通过调试工具尝试读取 TEE 内存区域，预期无法获取明文密钥。

3. 生物特征测试

• ​​重放攻击测试​​：截获合法身份验证请求并重放，预期因时间戳校验失败被拒绝。

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六、扩展优化建议

1. 量子安全算法

集成鸿蒙 @ohos.security.post_quantum API，支持抗量子计算的 Kyber 密钥封装机制。

2. 零信任架构

结合鸿蒙分布式软总线，实现持续设备认证（如定期重新验证设备指纹）。

3. 安全审计日志

调用 @ohos.audit API 记录敏感操作日志，支持远程审计。

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总结

该实例通过鸿蒙的端到端加密、TEE 隔离执行、动态生物验证等机制，构建了一套完整的医疗数据安全防护方案。开发者可根据实际场景调整加密算法等级（如国密 SM4）或集成华为 HMS 安全服务（如 SafetyDetect），进一步提升应用安全性。