三、Keystore 系统架构与能力边界

Android Keystore 是系统级密钥管理基础设施，通过分层架构将密钥生命周期与硬件安全模块（HSM）绑定。理解其架构层次、不可导出性机制及与软件 Keystore 的界限，是安全蓝牙数据加密的前提。

3.1 硬件安全模块（HSM）

Android 设备通常集成两种硬件安全模块：

• TEE（Trusted Execution Environment）：基于 ARM TrustZone 或类似技术，在 CPU 内部划分安全世界与普通世界。密钥运算在安全世界隔离执行，即使内核被攻破也无法窃取密钥材料。
• SE（Secure Element）：独立安全芯片（如 eSE、SIM 卡 SE），具备防篡改物理封装，常用于支付和认证场景。Android StrongBox Keymaster 是 SE 的典型实现。

3.2 密钥不可导出性（Key Unavailability）

Android KeyStore 保证：

1. 密钥材料一旦生成，应用层永远无法获取明文密钥字节。
2. getEncoded() 或 getPublicKey() 仅返回公钥或元数据，私钥/密钥字节直接返回 null。
3. 硬件支持的密钥在 TEE/SE 内生成并保留，系统重启后仍持久化，但导出请求会由 HAL 层拦截。
4. 软件 Keystore 类型（不推荐）才允许通过 Provider 获取密钥字节，但会触发安全警告。

// 错误示例：尝试导出硬件密钥字节
KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
keyStore.load(null);
SecretKey key = (SecretKey) keyStore.getKey("bt_enc_key", null);
byte[] rawKey = key.getEncoded(); // 始终为 null if hardware-backed

// 正确做法：直接使用密钥对象执行操作
Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES/GCM/NoPadding");
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
byte[] encrypted = cipher.doFinal(plaintext);

3.3 Android KeyStore vs 软件 Keystore

3.4 支持算法列表

Android KeyStore 支持的算法取决于设备硬件（Keymaster 版本）和 API 级别。以下为常见可用算法（API 28+ 典型支持）：

// 检查设备是否支持 AES-256 GCM 硬件密钥
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
    try {
        KeyGenParameterSpec spec = new KeyGenParameterSpec.Builder("bt_aes_key",
                KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT | KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
                .setKeySize(256)
                .setBlockModes(KeyProperties.BLOCK_MODE_GCM)
                .setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_NONE)
                .build();
        KeyGenerator kg = KeyGenerator.getInstance(
                KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES, "AndroidKeyStore");
        kg.init(spec);
        kg.generateKey();
        Log.i("KeyStore", "AES-256 GCM hardware key created");
    } catch (InvalidAlgorithmParameterException e) {
        Log.w("KeyStore", "Hardware key not supported, try software fallback");
    }
}