3. 生成对称密钥（AES）：KeyGenParameterSpec 参数、Cipher 模式选择、密钥生成代码实现

3.1 原理概述

Android Keystore 系统允许应用在安全硬件（TEE / StrongBox）内生成并存储 AES 对称密钥，密钥材料永不离开安全环境。生成过程通过 KeyGenParameterSpec 声明密钥属性，再由 KeyGenerator 在 Keystore 内派生密钥对象。密钥生成后仅以别名引用，原始字节不可直接导出，从而保证机密性。

3.2 KeyGenParameterSpec 核心参数

3.3 Cipher 模式选择对比

3.4 密钥生成流程

1. 获取 KeyGenerator 实例，指定算法和提供者。
2. 构造 KeyGenParameterSpec，配置 keySize、blockModes、encryptionPaddings 等。
3. 用 spec 初始化 KeyGenerator。
4. 调用 generateKey() 生成密钥，返回 SecretKey 对象（实为 Keystore 句柄）。
5. 通过 KeyStore.load(null) 并调用 getEntry(alias) 可后续获取。

3.5 代码实现

以下代码在 Android 10（API 29）及以上安全使用 Keystore 生成 AES-256/GCM 密钥：

// 生成 AES 对称密钥
public static void generateAesKey(Context context, String alias) throws Exception {
    // 1. 获取 KeyGenerator 实例
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(
            KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES, "AndroidKeyStore");

    // 2. 构建 KeyGenParameterSpec
    KeyGenParameterSpec spec = new KeyGenParameterSpec.Builder(alias,
            KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT | KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
            .setKeySize(256)
            .setBlockModes(KeyProperties.BLOCK_MODE_GCM)
            .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_NONE)
            .setRandomizedEncryptionRequired(true)   // 强制随机 IV
            .setUserAuthenticationRequired(false)     // 本教程暂不绑定用户验证
            .build();

    // 3. 初始化生成器
    keyGenerator.init(spec);

    // 4. 生成密钥（实际在安全硬件内完成）
    SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();

    // 5. 验证密钥已写入 Keystore
    KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
    keyStore.load(null);
    if (keyStore.containsAlias(alias)) {
        Log.i("KeystoreDemo", "AES key saved with alias: " + alias);
    }
}

3.6 错误处理与兼容性

• NoSuchAlgorithmException：设备不支持 AES 或 AndroidKeyStore 提供者。
• InvalidAlgorithmParameterException：参数组合不合法，例如 GCM 模式下指定了 PKCS7Padding。
• KeyStoreException：Keystore 被锁或未初始化。
• 兼容性：Android 6.0（API 23）起可用 KeyGenParameterSpec，但 StrongBox 需要 API 28+。Always-on 指纹绑定需单独处理。

3.7 密钥生成流程示意图

3.8 调试建议

• 调用 keyStore.aliases() 枚举所有已保存的密钥，确认别名存在。
• 在模拟器上测试时，部分设备可能回退到软件实现，可检查日志看是否有 StrongBox 支持信息。
• 使用 adb shell dumpsys key_store 查看 Keystore 内容（需 root 或 debug 版本）。