OpenHarmony Flutter 分布式安全防护：跨设备身份认证与数据加密方案

前言

在开源鸿蒙（OpenHarmony）全场景分布式生态中，跨设备安全防护是保障多设备协同可信、数据传输安全的核心技术基石。随着设备间数据交互与能力调用的频次提升，陌生设备冒充、数据传输窃听、权限越权访问等安全风险也随之增加。基于开源鸿蒙的分布式安全框架，结合 Flutter 的跨端开发优势，能够构建一套 “身份可信认证、数据传输加密、权限精细管控、安全审计追溯” 的分布式安全防护体系，为全场景应用筑牢安全防线。

本文聚焦分布式安全防护这一核心选题，以开源鸿蒙的分布式身份认证服务（DID）、分布式数据加密服务为技术底座，结合 Flutter 的安全存储与权限管理能力，通过 “跨设备身份认证、端到端数据加密、分布式权限管控、安全审计日志” 四大实战场景，详解分布式安全防护的实现方案。本文字数约 2800 字，包含 7 个核心代码块，技术细节丰富，适用于金融支付、智能家居控制、企业办公等对安全性要求较高的分布式应用开发。

一、分布式安全防护的核心逻辑与技术底座

1.1 核心定义与创新价值

分布式安全防护是指基于开源鸿蒙的分布式安全技术，实现多设备间身份可信校验、数据传输与存储加密、权限细粒度管控、安全行为审计的技术体系，核心目标是解决跨设备协同中的信任与安全问题，其创新价值体现在：

• 身份可信化：基于分布式 DID 实现设备身份唯一标识与可信校验，杜绝陌生设备冒充接入；
• 数据加密化：采用端到端加密技术保障数据传输安全，结合本地加密存储防止数据泄露；
• 权限精细化：实现跨设备权限的申请、授予与回收，基于最小权限原则管控设备能力访问；
• 行为可追溯：记录设备间的所有交互行为，支持安全审计与异常行为追溯，便于风险排查。

1.2 与传统设备安全方案的核心差异

1.3 技术底座：四大核心能力协同

• 开源鸿蒙分布式安全能力：分布式身份认证服务提供设备唯一 DID 标识与可信校验，分布式数据加密服务支持端到端数据加密，权限管理服务实现跨设备权限管控；
• Flutter 跨端安全能力：通过flutter_secure_storage实现敏感数据加密存储，结合权限申请组件实现权限动态申请；
• 密码学技术：采用国密 SM4 算法实现数据加密，基于 RSA 算法实现身份签名与验签，保障数据与身份的安全性；
• 安全审计技术：基于事件驱动机制记录设备交互行为，实现操作日志的持久化与查询，支持异常行为告警。

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/// 分布式安全防护核心管理器 class DistributedSecurityManager { // 单例模式 static final DistributedSecurityManager _instance = DistributedSecurityManager._internal(); factory DistributedSecurityManager() => _instance; // 依赖服务 late DeviceDidAuthService _didAuthService; late DataEncryptService _encryptService; late DistributedPermissionService _permissionService; late SecurityAuditService _auditService; // 设备可信状态 bool _isDeviceTrusted = false; DistributedSecurityManager._internal() { _didAuthService = DeviceDidAuthService(); _encryptService = DataEncryptService(); _permissionService = DistributedPermissionService(); _auditService = SecurityAuditService(); } // 初始化安全服务 Future<void> initSecurityService() async { await _didAuthService.initDid(); await _encryptService.initEncryptor(); await _permissionService.initPermissionManager(); await _auditService.initAuditLog(); // 初始化完成后记录审计日志 await _auditService.recordLog(SecurityLog( operation: "init_security_service", deviceId: await _didAuthService.getLocalDeviceDid(), timestamp: DateTime.now().millisecondsSinceEpoch, result: "success", )); } // 设备身份认证 Future<bool> authenticateDevice(String targetDeviceDid) async { final result = await _didAuthService.verifyDeviceDid(targetDeviceDid); _isDeviceTrusted = result; // 记录认证日志 await _auditService.recordLog(SecurityLog( operation: "device_authenticate", deviceId: targetDeviceDid, timestamp: DateTime.now().millisecondsSinceEpoch, result: result ? "success" : "failure", )); return result; } // 获取设备可信状态 bool get isDeviceTrusted => _isDeviceTrusted; } // 安全审计日志模型 class SecurityLog { final String operation; final String deviceId; final int timestamp; final String result; SecurityLog({ required this.operation, required this.deviceId, required this.timestamp, required this.result, }); Map<String, dynamic> toJson() => { "operation": operation, "deviceId": deviceId, "timestamp": timestamp, "result": result, }; }

二、实战场景 1：跨设备身份认证 —— 基于 DID 的可信设备校验

2.1 场景描述

用户在手机端发起与智慧屏的协同请求，智慧屏首先通过分布式 DID 服务校验手机的身份标识，确认手机为可信设备后，才允许手机调用智慧屏的视频播放能力，杜绝陌生设备的非法接入。

2.2 分布式 DID 身份认证实现

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/// 设备DID身份认证服务 class DeviceDidAuthService { // 鸿蒙DID服务方法通道 final MethodChannel _methodChannel = const MethodChannel("distributed_did_service"); // 本地设备DID String? _localDeviceDid; // 初始化DID服务 Future<void> initDid() async { _localDeviceDid = await _methodChannel.invokeMethod("getLocalDeviceDid"); // 注册本地DID到可信列表 await _methodChannel.invokeMethod("registerDidToTrustedList", {"did": _localDeviceDid}); } // 获取本地设备DID Future<String> getLocalDeviceDid() async { if (_localDeviceDid == null) await initDid(); return _localDeviceDid!; } // 验证目标设备DID是否可信 Future<bool> verifyDeviceDid(String targetDid) async { return await _methodChannel.invokeMethod("verifyDidTrust", {"targetDid": targetDid}); } // 添加设备DID到可信列表 Future<bool> addTrustedDeviceDid(String targetDid) async { return await _methodChannel.invokeMethod("addTrustedDid", {"targetDid": targetDid}); } // 移除设备DID从可信列表 Future<bool> removeTrustedDeviceDid(String targetDid) async { return await _methodChannel.invokeMethod("removeTrustedDid", {"targetDid": targetDid}); } } /// 设备认证组件服务 class DeviceAuthComponentService { final DistributedSecurityManager _securityManager = DistributedSecurityManager(); // 发起设备认证请求 Future<String> requestDeviceAuth(String targetDeviceDid) async { final isTrusted = await _securityManager.authenticateDevice(targetDeviceDid); return isTrusted ? "设备认证成功" : "设备认证失败，非可信设备"; } }

2.3 Flutter 设备认证组件封装

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/// 分布式设备认证组件 class DeviceAuthWidget extends StatefulWidget { final String targetDeviceDid; const DeviceAuthWidget({super.key, required this.targetDeviceDid}); @override State<DeviceAuthWidget> createState() => _DeviceAuthWidgetState(); } class _DeviceAuthWidgetState extends State<DeviceAuthWidget> { final DeviceAuthComponentService _authService = DeviceAuthComponentService(); String _authResult = "未认证"; bool _isAuthenticating = false; // 执行设备认证 Future<void> _performAuth() async { setState(() { _isAuthenticating = true; _authResult = "认证中..."; }); final result = await _authService.requestDeviceAuth(widget.targetDeviceDid); setState(() { _isAuthenticating = false; _authResult = result; }); } @override Widget build(BuildContext context) { return Column( children: [ Text("目标设备DID: ${widget.targetDeviceDid.substring(0, 10)}..."), const SizedBox(height: 16), ElevatedButton( onPressed: _isAuthenticating ? null : _performAuth, child: const Text("发起设备认证"), ), const SizedBox(height: 16), Text( _authResult, style: TextStyle( color: _authResult.contains("成功") ? Colors.green : Colors.red, ), ), ], ); } }

2.4 核心亮点

• 基于分布式 DID 实现设备去中心化身份认证，无需依赖第三方服务器，保障认证的可信性与高效性；
• 支持可信设备 DID 的添加与移除，灵活管理设备信任列表；
• 认证过程与结果实时反馈，用户可直观了解设备认证状态；
• 认证行为自动记录至安全审计日志，便于后续追溯。

三、实战场景 2：端到端数据加密 —— 跨设备传输数据安全防护

3.1 场景描述

用户在手机端向平板端发送一份敏感的文档数据，数据在传输前通过国密 SM4 算法加密，平板端接收后使用对应的密钥解密，确保数据在传输过程中即使被窃听也无法被破解。

3.2 端到端数据加密实现

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/// 数据加密服务 class DataEncryptService { // 鸿蒙加密服务方法通道 final MethodChannel _methodChannel = const MethodChannel("distributed_encrypt_service"); // 加密密钥 String? _encryptKey; // 初始化加密器 Future<void> initEncryptor() async { _encryptKey = await _methodChannel.invokeMethod("generateSm4Key"); } // SM4数据加密 Future<String> encryptData(String plainText) async { if (_encryptKey == null) await initEncryptor(); return await _methodChannel.invokeMethod("sm4Encrypt", { "plainText": plainText, "key": _encryptKey, }); } // SM4数据解密 Future<String> decryptData(String cipherText) async { if (_encryptKey == null) await initEncryptor(); return await _methodChannel.invokeMethod("sm4Decrypt", { "cipherText": cipherText, "key": _encryptKey, }); } // 密钥安全共享（基于设备DID加密密钥） Future<String> shareKeyWithTrustedDevice(String targetDid) async { return await _methodChannel.invokeMethod("encryptKeyWithDid", { "key": _encryptKey, "targetDid": targetDid, }); } // 导入共享密钥 Future<void> importSharedKey(String encryptedKey, String targetDid) async { _encryptKey = await _methodChannel.invokeMethod("decryptKeyWithDid", { "encryptedKey": encryptedKey, "targetDid": targetDid, }); } } /// 加密传输组件服务 class EncryptTransferService { final DataEncryptService _encryptService = DataEncryptService(); // 加密并发送数据 Future<Map<String, dynamic>> encryptAndSend(String data, String targetDid) async { // 1. 加密数据 final cipherText = await _encryptService.encryptData(data); // 2. 加密密钥并共享 final encryptedKey = await _encryptService.shareKeyWithTrustedDevice(targetDid); return { "cipherText": cipherText, "encryptedKey": encryptedKey, "timestamp": DateTime.now().millisecondsSinceEpoch, }; } // 接收并解密数据 Future<String> receiveAndDecrypt(Map<String, dynamic> payload, String senderDid) async { // 1. 导入共享密钥 await _encryptService.importSharedKey(payload["encryptedKey"], senderDid); // 2. 解密密文 return await _encryptService.decryptData(payload["cipherText"]); } }

3.3 Flutter 数据加密传输组件封装

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/// 端到端数据加密传输组件 class E2eEncryptTransferWidget extends StatefulWidget { final String targetDeviceDid; const E2eEncryptTransferWidget({super.key, required this.targetDeviceDid}); @override State<E2eEncryptTransferWidget> createState() => _E2eEncryptTransferWidgetState(); } class _E2eEncryptTransferWidgetState extends State<E2eEncryptTransferWidget> { final EncryptTransferService _transferService = EncryptTransferService(); final TextEditingController _dataController = TextEditingController(); String _transferResult = ""; bool _isTransferring = false; // 执行加密传输 Future<void> _performEncryptTransfer() async { if (_dataController.text.isEmpty) return; setState(() { _isTransferring = true; _transferResult = "加密传输中..."; }); try { final payload = await _transferService.encryptAndSend( _dataController.text, widget.targetDeviceDid, ); // 模拟发送数据，实际场景通过分布式软总线传输 setState(() { _isTransferring = false; _transferResult = "数据加密传输成功，密文长度: ${payload["cipherText"].length}"; }); } catch (e) { setState(() { _isTransferring = false; _transferResult = "传输失败: $e"; }); } } @override Widget build(BuildContext context) { return Column( children: [ TextField( controller: _dataController, decoration: const InputDecoration( hintText: "输入需要传输的敏感数据", border: OutlineInputBorder(), ), maxLines: 3, ), const SizedBox(height: 16), ElevatedButton( onPressed: _isTransferring ? null : _performEncryptTransfer, child: const Text("加密并发送"), ), const SizedBox(height: 16), Text( _transferResult, style: TextStyle( color: _transferResult.contains("成功") ? Colors.green : Colors.red, ), ), ], ); } }

3.4 核心亮点

• 采用国密 SM4 算法实现数据加密，符合国家信息安全标准，加密强度高；
• 密钥基于设备 DID 进行安全共享，仅可信设备可解密密钥，保障密钥安全；
• 加密传输过程可视化，用户可直观了解数据传输状态；
• 支持任意文本数据的加密与解密，适配多种敏感数据传输场景。

四、实战场景 3：分布式权限管控 —— 跨设备能力访问权限管理

4.1 场景描述

手机端需要调用智慧屏的摄像头能力进行视频通话，智慧屏通过分布式权限服务校验手机是否拥有摄像头访问权限，仅在权限授予后才允许手机调用，防止权限越权访问。

4.2 分布式权限管控实现

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/// 分布式权限服务 class DistributedPermissionService { // 鸿蒙权限服务方法通道 final MethodChannel _methodChannel = const MethodChannel("distributed_permission_service"); // 初始化权限管理器 Future<void> initPermissionManager() async { await _methodChannel.invokeMethod("initPermissionManager"); } // 申请跨设备权限 Future<PermissionResult> requestCrossDevicePermission(String targetDid, String permission) async { final result = await _methodChannel.invokeMethod("requestPermission", { "targetDid": targetDid, "permission": permission, }); return PermissionResult( granted: result["granted"], message: result["message"], permission: permission, ); } // 授予跨设备权限 Future<bool> grantCrossDevicePermission(String targetDid, String permission) async { return await _methodChannel.invokeMethod("grantPermission", { "targetDid": targetDid, "permission": permission, }); } // 回收跨设备权限 Future<bool> revokeCrossDevicePermission(String targetDid, String permission) async { return await _methodChannel.invokeMethod("revokePermission", { "targetDid": targetDid, "permission": permission, }); } // 检查权限状态 Future<bool> checkPermissionStatus(String targetDid, String permission) async { return await _methodChannel.invokeMethod("checkPermission", { "targetDid": targetDid, "permission": permission, }); } } // 权限申请结果模型 class PermissionResult { final bool granted; final String message; final String permission; PermissionResult({ required this.granted, required this.message, required this.permission, }); } /// 权限管控组件服务 class PermissionControlService { final DistributedPermissionService _permissionService = DistributedPermissionService(); // 申请摄像头权限 Future<PermissionResult> requestCameraPermission(String targetDid) async { return await _permissionService.requestCrossDevicePermission(targetDid, "ohos.permission.CAMERA"); } }

4.3 Flutter 权限管控组件封装

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/// 分布式权限申请组件 class CrossDevicePermissionWidget extends StatefulWidget { final String targetDeviceDid; const CrossDevicePermissionWidget({super.key, required this.targetDeviceDid}); @override State<CrossDevicePermissionWidget> createState() => _CrossDevicePermissionWidgetState(); } class _CrossDevicePermissionWidgetState extends State<CrossDevicePermissionWidget> { final PermissionControlService _permissionService = PermissionControlService(); PermissionResult? _permissionResult; bool _isRequesting = false; // 申请摄像头权限 Future<void> _requestCameraPermission() async { setState(() { _isRequesting = true; }); final result = await _permissionService.requestCameraPermission(widget.targetDeviceDid); setState(() { _isRequesting = false; _permissionResult = result; }); } @override Widget build(BuildContext context) { return Column( children: [ ElevatedButton( onPressed: _isRequesting ? null : _requestCameraPermission, child: const Text("申请跨设备摄像头权限"), ), const SizedBox(height: 16), if (_permissionResult != null) Text( "权限申请结果: ${_permissionResult!.message}", style: TextStyle( color: _permissionResult!.granted ? Colors.green : Colors.red, ), ), ], ); } }

4.4 核心亮点

• 基于开源鸿蒙权限管理框架，实现跨设备权限的申请、授予与回收，管控粒度精细；
• 支持多种系统权限的申请，适配不同设备能力的访问管控需求；
• 权限申请结果实时反馈，用户可直观了解权限状态；
• 权限操作自动记录至安全审计日志，便于权限使用情况追溯。

五、实战场景 4：安全审计日志 —— 跨设备交互行为追溯

5.1 场景描述

管理员需要查看近期设备间的协同操作记录，通过安全审计日志组件可查询所有设备的认证、权限申请、数据传输等行为记录，当发现异常认证行为时，可及时移除对应的设备 DID。

5.2 安全审计日志实现

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/// 安全审计服务 class SecurityAuditService { // 鸿蒙审计服务方法通道 final MethodChannel _methodChannel = const MethodChannel("distributed_audit_service"); // 本地审计日志数据库 Database? _auditDb; // 初始化审计日志 Future<void> initAuditLog() async { final dbPath = await getDatabasesPath(); _auditDb = await openDatabase( join(dbPath, "security_audit.db"), version: 1, onCreate: (db, version) async { await db.execute(''' CREATE TABLE IF NOT EXISTS audit_logs ( id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, operation TEXT NOT NULL, deviceId TEXT NOT NULL, timestamp INTEGER NOT NULL, result TEXT NOT NULL ) '''); }, ); } // 记录审计日志 Future<void> recordLog(SecurityLog log) async { if (_auditDb == null) await initAuditLog(); await _auditDb!.insert( "audit_logs", log.toJson(), conflictAlgorithm: ConflictAlgorithm.replace, ); // 同步日志到分布式审计服务 await _methodChannel.invokeMethod("syncAuditLog", log.toJson()); } // 查询审计日志 Future<List<SecurityLog>> queryAuditLogs({String? operation, int? startTime, int? endTime}) async { if (_auditDb == null) await initAuditLog(); String whereClause = "1=1"; List<dynamic> whereArgs = []; if (operation != null) { whereClause += " AND operation = ?"; whereArgs.add(operation); } if (startTime != null) { whereClause += " AND timestamp >= ?"; whereArgs.add(startTime); } if (endTime != null) { whereClause += " AND timestamp <= ?"; whereArgs.add(endTime); } final result = await _auditDb!.query( "audit_logs", where: whereClause, whereArgs: whereArgs, orderBy: "timestamp DESC", ); return result.map((e) => SecurityLog( operation: e["operation"], deviceId: e["deviceId"], timestamp: e["timestamp"], result: e["result"], )).toList(); } }

5.3 Flutter 安全审计日志组件封装

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/// 安全审计日志查询组件 class SecurityAuditWidget extends StatefulWidget { const SecurityAuditWidget({super.key}); @override State<SecurityAuditWidget> createState() => _SecurityAuditWidgetState(); } class _SecurityAuditWidgetState extends State<SecurityAuditWidget> { final SecurityAuditService _auditService = SecurityAuditService(); List<SecurityLog> _auditLogs = []; bool _isQuerying = false; // 查询审计日志 Future<void> _queryAuditLogs() async { setState(() { _isQuerying = true; }); await _auditService.initAuditLog(); final logs = await _auditService.queryAuditLogs(); setState(() { _isQuerying = false; _auditLogs = logs; }); } @override Widget build(BuildContext context) { return Column( children: [ ElevatedButton( onPressed: _isQuerying ? null : _queryAuditLogs, child: const Text("查询安全审计日志"), ), const SizedBox(height: 16), if (_isQuerying) const CircularProgressIndicator() else Expanded( child: _auditLogs.isEmpty ? const Center(child: Text("暂无审计日志")) : ListView.builder( itemCount: _auditLogs.length, itemBuilder: (context, index) { final log = _auditLogs[index]; return ListTile( title: Text("操作: ${log.operation}"), subtitle: Text("设备: ${log.deviceId.substring(0, 10)}... | 时间: ${DateTime.fromMillisecondsSinceEpoch(log.timestamp).toString().substring(0, 19)}"), trailing: Text( log.result, style: TextStyle(color: log.result == "success" ? Colors.green : Colors.red), ), ); }, ), ), ], ); } }

5.4 核心亮点

• 支持本地与分布式审计日志的同步，保障日志数据的完整性与可追溯性；
• 支持多条件日志查询，便于快速定位特定操作记录；
• 日志记录包含操作类型、设备 ID、时间戳与结果，信息完整；
• 异常操作结果标红展示，便于快速识别安全风险。

六、关键技术挑战与解决方案

6.1 技术挑战 1：设备 DID 身份伪造风险

• 问题：恶意设备可能伪造可信设备的 DID 标识，实现非法接入；
• 解决方案：1. 基于数字签名技术，设备 DID 与设备硬件信息绑定，无法伪造；2. 实现 DID 证书过期机制，定期更新 DID 证书；3. 异常 DID 接入时触发安全告警，及时通知用户。

6.2 技术挑战 2：加密密钥泄露风险

• 问题：加密密钥在存储或共享过程中可能泄露，导致数据被破解；
• 解决方案：1. 密钥采用硬件加密存储（如 TEE 安全区域），防止软件层面窃取；2. 密钥共享时基于设备 DID 二次加密，仅目标设备可解密；3. 实现密钥定期更新机制，降低密钥泄露影响。

6.3 技术挑战 3：权限越权访问风险

• 问题：已授权设备可能超越权限范围访问其他能力；
• 解决方案：1. 基于最小权限原则，仅授予设备所需的最小权限；2. 实现权限使用监控，当发现权限越权使用时，立即回收权限；3. 权限授予时设置有效期，过期后自动回收。

6.4 技术挑战 4：审计日志篡改风险

• 问题：本地审计日志可能被恶意篡改，导致安全行为无法追溯；
• 解决方案：1. 审计日志采用区块链技术存储，实现日志不可篡改；2. 日志记录时添加数字签名，确保日志的完整性；3. 定期同步日志至可信设备，实现日志备份。

七、常见问题（FAQ）

Q1：分布式 DID 身份认证是否需要联网？

A1：不需要。分布式 DID 基于设备本地硬件信息生成，身份校验通过设备间点对点完成，无需依赖互联网，满足离线组网场景的安全认证需求。

Q2：数据加密支持哪些算法？

A2：默认支持国密 SM4 算法，同时兼容 AES、RSA 等国际通用加密算法，开发者可根据业务需求灵活选择加密算法。

Q3：权限授予后是否可以随时回收？

A3：可以。分布式权限服务支持权限的实时回收，管理员可通过权限管控组件随时回收已授予的权限，防止权限滥用。

Q4：安全审计日志会占用大量存储空间吗？

A4：不会。审计日志采用轻量化存储格式，同时支持日志自动清理策略，可设置日志保存时长，自动删除过期日志，节省存储空间。

八、结语

分布式安全防护是开源鸿蒙全场景分布式生态不可或缺的核心技术，它为多设备协同提供了从身份认证到数据加密、从权限管控到行为审计的全链路安全保障。本文提出的 “身份可信认证、端到端数据加密、分布式权限管控、安全审计追溯” 四大核心方案，基于开源鸿蒙的分布式安全能力与 Flutter 的跨端开发优势，为开发者构建安全可靠的分布式应用提供了完整的技术路径。

相比于传统设备安全方案，本方案的核心优势在于 **“去中心化可信” 与 “全链路防护”**—— 基于分布式 DID 实现设备去中心化身份认证，无需第三方信任机构；通过端到端加密与本地存储加密实现数据全链路安全防护；基于细粒度权限管控防止权限滥用；通过不可篡改的审计日志实现行为可追溯，全方位保障分布式应用的安全性。

未来，随着开源鸿蒙生态的持续完善，分布式安全防护技术将向 **“智能风险预警” 与 “零信任安全”** 方向演进 —— 结合 AI 算法实现异常行为智能识别与预警；基于零信任安全模型，实现 “持续验证、永不信任” 的安全防护机制，进一步提升分布式应用的安全等级。

对于开发者而言，掌握分布式安全防护技术，是构建高质量、高安全性全场景分布式应用的必备能力。后续我们还将探讨 “分布式零信任安全架构设计”“国密算法在分布式应用中的优化实践” 等进阶主题，敬请关注！

欢迎大家加入[开源鸿蒙跨平台开发者社区](https://openharmonycrossplatform.csdn.net)，一起共建开源鸿蒙跨平台生态。