利用 Qt 插件和 SQLCipher 实现 SQLite 数据库加密与解密

小秦哥  金牌会员 | 2024-12-29 12:30:02 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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SQLite 作为一种轻量级的数据库，被广泛应用于各种桌面和移动应用中。然而，SQLite 本身并不支持数据加密，这时 SQLCipher 成为一个理想的解决方案。本文将详细先容怎样在 Qt 项目中集成 SQLCipher，实现 SQLite 数据库的加密与解密，包罗创建加密数据库、插入数据以及查询数据的完整流程。
目次


  • 简介
  • 前置条件
  • 项目配置
  • 代码实现

    • 创建加密数据库并插入数据
    • 读取加密数据库并查询数据

  • 常见题目与解决
  • 总结
简介

SQLCipher 是一个开源的扩展，提供了透明的 AES-256 加密功能，使得 SQLite 数据库文件的内容能够被加密息争密。通过将 SQLCipher 与 Qt 联合利用，开辟者可以轻松地在 Qt 应用中实现数据加密，确保敏感信息的安全性。
前置条件

在开始之前，请确保您的开辟情况满足以下条件：


  • Qt 开辟情况：建议利用 Qt 5 或 Qt 6。
  • SQLCipher 库：必要编译或安装 SQLCipher，并确保其与 Qt 兼容。
  • C++ 基础知识：相识基本的 C++ 和 Qt 编程。
项目配置

1. 安装 SQLCipher

首先，必要在系统中安装 SQLCipher。可以通过以下方式举行安装：


  • 利用包管理器：

    • Windows：建议利用 vcpkg 安装 SQLCipher。
    • macOS：
      1. brew install sqlcipher
      复制代码
    • Linux：
      1. sudo apt-get install sqlcipher
      复制代码

  • 从源代码编译：
    访问 SQLCipher GitHub 页面，按照说明举行编译。
2. 配置 Qt 项目

创建一个新的 Qt 控制台应用项目，或在现有项目中举行配置。
在项目标 .pro 文件中添加以下内容，以确保链接 SQLCipher 和 Qt SQL 模块：
  1. QT += core sql
  2. CONFIG += console c++11
  4. # 根据实际安装路径配置 SQLCipher 库
  5. INCLUDEPATH += /usr/local/include
  6. LIBS += -L/usr/local/lib -lsqlcipher
复制代码
  注意：请根据您的系统和 SQLCipher 的安装路径调整 INCLUDEPATH 和 LIBS。
  代码实现

以下是一个完整的 Qt 控制台应用程序示例，演示怎样利用 SQLCipher 创建加密数据库、插入数据以及读取数据。
创建加密数据库并插入数据

  1. #include <QtSql>
  2. #include <QCoreApplication>
  3. #include <QStandardPaths>
  4. #include <QDir>
  5. #include <QFile>
  6. #include <QDebug>
  8. // 定义加密密钥
  9. const QString DB_PASSWORD = "pass";
  11. // 定义数据库文件名
  12. const QString DB_FILENAME = "local.db";
  14. // 定义表名和示例数据
  15. const QString TABLE_NAME = "test";
  16. const QList<QPair<int, QString>> SAMPLE_DATA = {
  17.     {1, "AAA"},
  18.     {2, "BBB"},
  19.     {3, "CCC"},
  20.     {4, "DDD"},
  21.     {5, "EEE"},
  22.     {6, "FFF"},
  23.     {7, "GGG"}
  24. };
  26. // 函数声明
  27. bool createAndInsertData(const QString &dbPath);
  28. bool readData(const QString &dbPath);
  30. int main(int argc, char *argv[])
  31. {
  32.     QCoreApplication app(argc, argv);
  34.     // 获取数据库文件路径
  35.     QString dir = QStandardPaths::writableLocation(QStandardPaths::DocumentsLocation);
  36.     QString dbPath = QDir(dir).absoluteFilePath(DB_FILENAME);
  37.     qDebug() << "DB File Path is:" << dbPath;
  39.     // 检查数据库文件是否存在
  40.     bool dbExists = QFile::exists(dbPath);
  42.     if (!dbExists) {
  43.         qDebug() << "数据库不存在，正在创建并插入数据...";
  44.         if (!createAndInsertData(dbPath)) {
  45.             qDebug() << "创建数据库或插入数据失败。";
  46.             return -1;
  47.         }
  48.         qDebug() << "数据库创建并成功插入数据。";
  49.     } else {
  50.         qDebug() << "数据库已存在，跳过创建步骤。";
  51.     }
  53.     // 读取数据
  54.     qDebug() << "正在读取数据库中的数据...";
  55.     if (!readData(dbPath)) {
  56.         qDebug() << "读取数据库数据失败。";
  57.         return -1;
  58.     }
  60.     qDebug() << "数据读取成功。";
  62.     return 0;
  63. }
  65. /**
  66. * @brief 创建加密数据库并插入数据
  67. * @param dbPath 数据库文件路径
  68. * @return 成功返回 true，否则返回 false
  69. */
  70. bool createAndInsertData(const QString &dbPath)
  71. {
  72.     // 添加 SQLITECIPHER 驱动
  73.     QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase("SQLITECIPHER", "create_connection");
  74.     db.setDatabaseName(dbPath);
  75.     db.setPassword(DB_PASSWORD);
  76.     db.setConnectOptions("QSQLITE_USE_CIPHER=aes256cbc;"); // 使用 AES-256-CBC 加密
  78.     if (!db.open()) {
  79.         qDebug() << "打开数据库失败（创建）:" << db.lastError().text();
  80.         QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  81.         return false;
  82.     }
  84.     qDebug() << "数据库已打开，用于创建和插入数据。";
  86.     QSqlQuery query(db);
  88.     // 创建表
  89.     QString createTableSQL = QString("CREATE TABLE %1 (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT);").arg(TABLE_NAME);
  90.     if (!query.exec(createTableSQL)) {
  91.         qDebug() << "创建表失败:" << query.lastError().text();
  92.         db.close();
  93.         QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  94.         return false;
  95.     }
  96.     qDebug() << "表创建成功。";
  98.     // 插入数据
  99.     query.prepare(QString("INSERT INTO %1 (id, name) VALUES (:id, :name);").arg(TABLE_NAME));
  100.     foreach (const QPair<int, QString> &entry, SAMPLE_DATA) {
  101.         query.bindValue(":id", entry.first);
  102.         query.bindValue(":name", entry.second);
  103.         if (!query.exec()) {
  104.             qDebug() << "插入数据失败 (" << entry.first << "," << entry.second << "):" << query.lastError().text();
  105.             db.close();
  106.             QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  107.             return false;
  108.         }
  109.     }
  110.     qDebug() << "数据插入成功。";
  112.     db.close();
  113.     QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  114.     return true;
  115. }
复制代码
读取加密数据库并查询数据

  1. /**
  2. * @brief 读取加密数据库中的数据
  3. * @param dbPath 数据库文件路径
  4. * @return 成功返回 true，否则返回 false
  5. */
  6. bool readData(const QString &dbPath)
  7. {
  8.     // 添加 SQLITECIPHER 驱动
  9.     QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase("SQLITECIPHER", "create_connection");
  10.     db.setDatabaseName(dbPath);
  11.     db.setPassword(DB_PASSWORD);
  12.     db.setConnectOptions("QSQLITE_USE_CIPHER=aes256cbc;"); // 使用 AES-256-CBC 加密
  14.     if (!db.open()) {
  15.         qDebug() << "打开数据库失败（读取）:" << db.lastError().text();
  16.         QSqlDatabase::removeDatabase("read_connection");
  17.         return false;
  18.     }
  20.     qDebug() << "数据库已打开，用于读取数据。";
  22.     QSqlQuery query(db);
  24.     // 验证 SQLCipher 版本（可选）
  25.     if (query.exec("PRAGMA cipher_version;")) {
  26.         if (query.next()) {
  27.             QString cipher_version = query.value(0).toString();
  28.             qDebug() << "SQLCipher 版本:" << cipher_version;
  29.         } else {
  30.             qDebug() << "无法获取 SQLCipher 版本。";
  31.         }
  32.     } else {
  33.         qDebug() << "执行 PRAGMA cipher_version 失败:" << query.lastError().text();
  34.     }
  36.     // 查询数据
  37.     QString selectSQL = QString("SELECT id, name FROM %1 ORDER BY id;").arg(TABLE_NAME);
  38.     if (!query.exec(selectSQL)) {
  39.         qDebug() << "执行 SELECT 查询失败:" << query.lastError().text();
  40.         db.close();
  41.         QSqlDatabase::removeDatabase("read_connection");
  42.         return false;
  43.     }
  45.     // 读取并输出数据
  46.     while (query.next()) {
  47.         int id = query.value(0).toInt();
  48.         QString name = query.value(1).toString();
  49.         qDebug() << id << ":" << name;
  50.     }
  52.     db.close();
  53.     QSqlDatabase::removeDatabase("read_connection");
  54.     return true;
  55. }
复制代码
完整代码汇总

将上述两个函数和 main 函数归并，即可得到一个完整的示例程序：
  1. #include <QtSql>
  2. #include <QCoreApplication>
  3. #include <QStandardPaths>
  4. #include <QDir>
  5. #include <QFile>
  6. #include <QDebug>
  8. // 定义加密密钥
  9. const QString DB_PASSWORD = "pass";
  11. // 定义数据库文件名
  12. const QString DB_FILENAME = "local.db";
  14. // 定义表名和示例数据
  15. const QString TABLE_NAME = "test";
  16. const QList<QPair<int, QString>> SAMPLE_DATA = {
  17.     {1, "AAA"},
  18.     {2, "BBB"},
  19.     {3, "CCC"},
  20.     {4, "DDD"},
  21.     {5, "EEE"},
  22.     {6, "FFF"},
  23.     {7, "GGG"}
  24. };
  26. // 函数声明
  27. bool createAndInsertData(const QString &dbPath);
  28. bool readData(const QString &dbPath);
  30. int main(int argc, char *argv[])
  31. {
  32.     QCoreApplication app(argc, argv);
  34.     // 获取数据库文件路径
  35.     QString dir = QStandardPaths::writableLocation(QStandardPaths::DocumentsLocation);
  36.     QString dbPath = QDir(dir).absoluteFilePath(DB_FILENAME);
  37.     qDebug() << "DB File Path is:" << dbPath;
  39.     // 检查数据库文件是否存在
  40.     bool dbExists = QFile::exists(dbPath);
  42.     if (!dbExists) {
  43.         qDebug() << "数据库不存在，正在创建并插入数据...";
  44.         if (!createAndInsertData(dbPath)) {
  45.             qDebug() << "创建数据库或插入数据失败。";
  46.             return -1;
  47.         }
  48.         qDebug() << "数据库创建并成功插入数据。";
  49.     } else {
  50.         qDebug() << "数据库已存在，跳过创建步骤。";
  51.     }
  53.     // 读取数据
  54.     qDebug() << "正在读取数据库中的数据...";
  55.     if (!readData(dbPath)) {
  56.         qDebug() << "读取数据库数据失败。";
  57.         return -1;
  58.     }
  60.     qDebug() << "数据读取成功。";
  62.     return 0;
  63. }
  65. /**
  66. * @brief 创建加密数据库并插入数据
  67. * @param dbPath 数据库文件路径
  68. * @return 成功返回 true，否则返回 false
  69. */
  70. bool createAndInsertData(const QString &dbPath)
  71. {
  72.     // 添加 SQLITECIPHER 驱动
  73.     QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase("SQLITECIPHER", "create_connection");
  74.     db.setDatabaseName(dbPath);
  75.     db.setPassword(DB_PASSWORD);
  76.     db.setConnectOptions("QSQLITE_USE_CIPHER=aes256cbc;"); // 使用 AES-256-CBC 加密
  78.     if (!db.open()) {
  79.         qDebug() << "打开数据库失败（创建）:" << db.lastError().text();
  80.         QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  81.         return false;
  82.     }
  84.     qDebug() << "数据库已打开，用于创建和插入数据。";
  86.     QSqlQuery query(db);
  88.     // 创建表
  89.     QString createTableSQL = QString("CREATE TABLE %1 (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT);").arg(TABLE_NAME);
  90.     if (!query.exec(createTableSQL)) {
  91.         qDebug() << "创建表失败:" << query.lastError().text();
  92.         db.close();
  93.         QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  94.         return false;
  95.     }
  96.     qDebug() << "表创建成功。";
  98.     // 插入数据
  99.     query.prepare(QString("INSERT INTO %1 (id, name) VALUES (:id, :name);").arg(TABLE_NAME));
  100.     foreach (const QPair<int, QString> &entry, SAMPLE_DATA) {
  101.         query.bindValue(":id", entry.first);
  102.         query.bindValue(":name", entry.second);
  103.         if (!query.exec()) {
  104.             qDebug() << "插入数据失败 (" << entry.first << "," << entry.second << "):" << query.lastError().text();
  105.             db.close();
  106.             QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  107.             return false;
  108.         }
  109.     }
  110.     qDebug() << "数据插入成功。";
  112.     db.close();
  113.     QSqlDatabase::removeDatabase("create_connection");
  114.     return true;
  115. }
  116. /**
  117. * @brief 读取加密数据库中的数据
  118. * @param dbPath 数据库文件路径
  119. * @return 成功返回 true，否则返回 false
  120. */
  121. bool readData(const QString &dbPath)
  122. {
  123.     // 添加 SQLITECIPHER 驱动
  124.     QSqlDatabase db = QSqlDatabase::addDatabase("SQLITECIPHER", "create_connection");
  125.     db.setDatabaseName(dbPath);
  126.     db.setPassword(DB_PASSWORD);
  127.     db.setConnectOptions("QSQLITE_USE_CIPHER=aes256cbc;"); // 使用 AES-256-CBC 加密
  129.     if (!db.open()) {
  130.         qDebug() << "打开数据库失败（读取）:" << db.lastError().text();
  131.         QSqlDatabase::removeDatabase("read_connection");
  132.         return false;
  133.     }
  135.     qDebug() << "数据库已打开，用于读取数据。";
  137.     QSqlQuery query(db);
  139.     // 验证 SQLCipher 版本（可选）
  140.     if (query.exec("PRAGMA cipher_version;")) {
  141.         if (query.next()) {
  142.             QString cipher_version = query.value(0).toString();
  143.             qDebug() << "SQLCipher 版本:" << cipher_version;
  144.         } else {
  145.             qDebug() << "无法获取 SQLCipher 版本。";
  146.         }
  147.     } else {
  148.         qDebug() << "执行 PRAGMA cipher_version 失败:" << query.lastError().text();
  149.     }
  151.     // 查询数据
  152.     QString selectSQL = QString("SELECT id, name FROM %1 ORDER BY id;").arg(TABLE_NAME);
  153.     if (!query.exec(selectSQL)) {
  154.         qDebug() << "执行 SELECT 查询失败:" << query.lastError().text();
  155.         db.close();
  156.         QSqlDatabase::removeDatabase("read_connection");
  157.         return false;
  158.     }
  160.     // 读取并输出数据
  161.     while (query.next()) {
  162.         int id = query.value(0).toInt();
  163.         QString name = query.value(1).toString();
  164.         qDebug() << id << ":" << name;
  165.     }
  167.     db.close();
  168.     QSqlDatabase::removeDatabase("read_connection");
  169.     return true;
  170. }
复制代码
运行结果

假设 local.db 文件之前不存在，运行程序后将输出如下内容：
  1. DB File Path is: "C:/Users/用户名/Documents/local.db"
  2. 数据库不存在，正在创建并插入数据...
  3. 数据库已打开，用于创建和插入数据。
  4. 表创建成功。
  5. 数据插入成功。
  6. 数据库创建并成功插入数据。
  7. 正在读取数据库中的数据...
  8. 数据库已打开，用于读取数据。
  9. SQLCipher 版本: "4.5.0"
  10. 1 : "AAA"
  11. 2 : "BBB"
  12. 3 : "CCC"
  13. 4 : "DDD"
  14. 5 : "EEE"
  15. 6 : "FFF"
  16. 7 : "GGG"
  17. 数据读取成功。
复制代码
常见题目与解决

1. 数据库打开失败，体现“file is not a database”

原因：解密密钥不精确或加密参数不匹配。
解决方法：


  • 确保在打开数据库时利用的暗码与创建时同等。
  • 确保加密算法和参数（如 QSQLITE_USE_CIPHER）同等。
  • 检查 SQLCipher 插件是否精确加载。
2. 无法加载 SQLITECIPHER 驱动

原因：驱动未精确编译或路径配置错误。
解决方法：


  • 确保 SQLCipher 驱动已精确编译并与 Qt 版本兼容。
  • 检查驱动插件路径是否在 Qt 的插件搜索路径中。
  • 利用 qDebug() << QSqlDatabase::drivers(); 查看可用驱动，确认 SQLITECIPHER 是否存在。
3. 插入或查询数据失败

原因：表未精确创建、SQL 语句有误或加密设置不妥。
解决方法：


  • 检查表名和字段是否精确。
  • 利用 SQL 工具（如 sqlcipher 下令行工具）验证数据库内容。
  • 确认 SQL 语句的语法精确。
总结

在实际应用中，建议进一步优化暗码管理机制，制止将暗码硬编码在代码中，可以考虑利用更安全的存储方式。别的，根据具体需求，您还可以探索 SQLCipher 提供的更多高级功能，如动态更改暗码、密钥派生等。
如果在集成过程中遇到任何题目，欢迎参考 SQLCipher 的官方文档或社区资源，以得到更多支持。
参考

带有加密功能的 SQLite Qt 插件（v1.0）
QtCipherSqlitePlugin插件利用 (2)
GitHub - devbean/QtCipherSqlitePlugin

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