數(shù)據(jù)傳輸加密:RSA+AES

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數(shù)據(jù)傳輸加密

在開發(fā)應(yīng)用過(guò)程中，客戶端與服務(wù)端經(jīng)常需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，涉及到重要隱私信息時(shí)，開發(fā)者自然會(huì)想到對(duì)其進(jìn)行加密，即使傳輸過(guò)程中被“有心人”截取，也不會(huì)將信息泄露。對(duì)于加密算法，相信不少開發(fā)者也有所耳聞，比如MD5加密，Base64加密，DES加密，AES加密，RSA加密等等。在這里我主要向大家介紹一下我在開發(fā)過(guò)程中使用到的加密算法，RSA加密算法+AES加密算法。簡(jiǎn)單地介紹一下這兩種算法吧。

RSA

之所以叫RSA算法，是因?yàn)樗惴ǖ娜话l(fā)明者RSA是目前最有影響力的公鑰加密算法，它能夠抵抗到目前為止已知的絕大多數(shù)密碼攻擊，已被ISO推薦為公鑰數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，主要的算法原理就不多加介紹，如果對(duì)此感興趣的話，建議去百度一下RSA算法。需要了解的是RSA算法屬于非對(duì)稱加密算法，非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰：公開密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。公開密鑰與私有密鑰是一對(duì)，如果用公開密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公開密鑰才能解密。因?yàn)榧用芎徒饷苁褂玫氖莾蓚€(gè)不同的密鑰，所以這種算法叫作非對(duì)稱加密算法。簡(jiǎn)單的說(shuō)是“公鑰加密，私鑰解密；私鑰加密，公鑰解密”。

AES

高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（英語(yǔ)：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學(xué)中又稱Rijndael加密法，是美國(guó)聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用來(lái)替代原先的DES，已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過(guò)五年的甄選流程，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成為有效的標(biāo)準(zhǔn)。2006年，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)已然成為對(duì)稱密鑰加密中最流行的算法之一。

為什么要結(jié)合使用這兩種算法

如果不清楚非對(duì)稱算法和對(duì)稱算法，也許你會(huì)問(wèn)，為什么要結(jié)合使用這兩種算法，單純使用一種算法不行嗎？這就要結(jié)合不同的場(chǎng)景和需求了。

客戶端傳輸重要信息給服務(wù)端，服務(wù)端返回的信息不需加密的情況

客戶端傳輸重要信息給服務(wù)端，服務(wù)端返回的信息不需加密，例如綁定銀行卡的時(shí)候，需要傳遞用戶的銀行卡號(hào)，手機(jī)號(hào)等重要信息，客戶端這邊就需要對(duì)這些重要信息進(jìn)行加密，使用RSA公鑰加密，服務(wù)端使用RSA解密，然后返回一些普通信息，比如狀態(tài)碼code,提示信息msg,提示操作是成功還是失敗。這種場(chǎng)景下，僅僅使用RSA加密是可以的。

客戶端傳輸重要信息給服務(wù)端，服務(wù)端返回的信息需加密的情況

客戶端傳輸重要信息給服務(wù)端，服務(wù)端返回的信息需加密,例如客戶端登錄的時(shí)候，傳遞用戶名和密碼等資料，需要進(jìn)行加密，服務(wù)端驗(yàn)證登錄信息后，返回令牌token需要進(jìn)行加密，客戶端解密后保存。此時(shí)就需要結(jié)合這兩種算法了。至于整個(gè)流程是怎樣的，在下面會(huì)慢慢通過(guò)例子向你介紹，因?yàn)槿绻婚_始就這么多文字類的操作，可能會(huì)讓讀者感到一頭霧水。

使用RSA加密和解密

產(chǎn)生公鑰和私鑰

產(chǎn)生RSA公鑰和密鑰的方法有很多，在這里我直接使用我封裝好的方法產(chǎn)生，都最后我會(huì)將兩個(gè)算法的工具類贈(zèng)送給大家。

/**
 * 生成公鑰和私鑰
 * 
 * @throws Exception
 * 
 */
public static void getKeys() throws Exception {
    KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
    keyPairGen.initialize(1024);
    KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
    RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
    RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();

    String publicKeyStr = getPublicKeyStr(publicKey);
    String privateKeyStr = getPrivateKeyStr(privateKey);

    System.out.println("公鑰\r\n" + publicKeyStr);
    System.out.println("私鑰\r\n" + privateKeyStr);
}

public static String getPrivateKeyStr(PrivateKey privateKey)
        throws Exception {
    return new String(Base64Utils.encode(privateKey.getEncoded()));
}

public static String getPublicKeyStr(PublicKey publicKey) throws Exception {
    return new String(Base64Utils.encode(publicKey.getEncoded()));
}

公鑰

MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCRQZ5O/AOAjeYAaSFf6Rjhqovws78I716I9oGF7WxCIPmcaUa1YuyLOncCCuPsaw69+RMWjdbOBp8hd4PPM/d4mKTOVEYUE0SfxhhDTZaM5CzQEUXUyXy7icQTGR5wBjrbjU1yHCKOf5PJJZZQWB06husSFZ40TdL7FdlBpZ1u1QIDAQAB

私鑰

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

很明顯，公鑰字符串長(zhǎng)度比較短，私鑰的比較長(zhǎng)。生成完密鑰后，公鑰可以存放在客戶端，即使被別人知道公鑰，也是沒(méi)有問(wèn)題的；私鑰則一定要保存在服務(wù)端。如果到時(shí)公司面臨人事變動(dòng)，避免私鑰被離職人員泄露，可以重新生成公鑰和密鑰。

使用公鑰加密，私鑰解密
image

這里在客戶端模擬加密的情況，對(duì)字符串”Beyond黃家駒”使用RSA加密，調(diào)用RSAUtils的encryptByPublicKey()方法，輸出結(jié)果為：

密文: BRFjf3tUqRqlwuP5JtzxZinf7lp+AHuHM9JSabM5BNFDxuUe9+uuO6RpCHVH5PibifqQHzGNsyZn1G9QcIENT9Tbm+PZwAbNUlMPZRDBU1FSnOtY8dBdeW/lJdnY9sJVwNvIBnOLQk66hxRh6R2149dwlgdsGUpWMOMBzcP3vsU=

在服務(wù)端，可以使用RSAUtils的decryptByPrivateKey()方法進(jìn)行解密，現(xiàn)在模擬服務(wù)端解密

image

在這里雖然沒(méi)有完全模擬數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，比如說(shuō)客戶端發(fā)起一個(gè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，傳遞參數(shù)給服務(wù)端，服務(wù)端接收參數(shù)并進(jìn)行處理，也是為了讓大家可以更加容易明白，所以這里只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬?？梢钥吹絘ndroid客戶端端和java服務(wù)端的RSA加密解密算法是可以互通的，原因是他們所使用到的base64加密類是一致的，所以才可以實(shí)現(xiàn)加密和解密的算法互通。

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image

使用到的jar包都是javabase64-1.3.1.jar,相信不少人都知道，java中有自帶的Base64算法類，但是安卓中卻沒(méi)有，之前出現(xiàn)的情況是，使用的Base64類不統(tǒng)一，比如在安卓客戶端開發(fā)使用的Base64算法是使用第三方提供的jar包，而java服務(wù)端中使用的是JDK自帶的Base64,導(dǎo)致從客戶端傳過(guò)來(lái)的密文，服務(wù)端解析出錯(cuò)。

上面的例子展示了客戶端使用公鑰加密，服務(wù)端使用私鑰解密的過(guò)程。也許你會(huì)這么想，既然可以如此，那服務(wù)端那邊信息也可以通過(guò)RSA加密后，傳遞加密信息過(guò)來(lái)，客戶端進(jìn)行解密。但是，這樣做，顯示是不安全的。原因是，由于客戶端并沒(méi)有保存私鑰，只有公鑰，只可以服務(wù)端進(jìn)行私鑰加密，客戶端進(jìn)行公鑰解密，但由于公鑰是公開，別人也可以獲取到公鑰，如果信息被他們截取，他們同樣可以通過(guò)公鑰進(jìn)行解密，那么這樣子加密，就毫無(wú)意義了，所以這個(gè)時(shí)候，就要結(jié)合對(duì)稱算法，實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)端之前的安全通信了。

使用AES加密解密
加密
image

模擬客戶端進(jìn)行AES加密，我們通過(guò)調(diào)用AESUtils中的generateKey()方法，隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)密鑰，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。輸出的結(jié)果為：

密鑰: 6446c69c0f914a57
密文: GECDQOsc22yV48hdJENTMg==
解密

模擬服務(wù)端進(jìn)行AES解密，由于AES屬于對(duì)稱算法，加密和解密需要使用同一把密鑰，所以，服務(wù)端要解密傳遞過(guò)來(lái)的內(nèi)容，就需要密鑰 + 密文。這里模擬一下服務(wù)端解密。

image

到這里也許你會(huì)問(wèn)，客戶端使用AES進(jìn)行加密，服務(wù)端要進(jìn)行解密的話，需要用到產(chǎn)生的密鑰，那密鑰必須從客戶端傳輸?shù)椒?wù)端，如果不對(duì)密鑰進(jìn)行加密，那加密就沒(méi)有意義了。所以這里終于談到了重點(diǎn)，RSA算法+AES算法結(jié)合使用。

RSA算法+AES算法的使用

舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明一下吧，例如實(shí)名認(rèn)證功能，需要傳遞用戶真實(shí)姓名和身份證號(hào)，對(duì)于這種重要信息，需要進(jìn)行加密處理。

客戶端使用RSA + AES對(duì)重要信息進(jìn)行加密

客戶端加密過(guò)程主要分為以下三個(gè)步驟：

1.客戶端隨機(jī)產(chǎn)生AES的密鑰；

2.對(duì)身份證信息（重要信息）進(jìn)行AES加密；

3.通過(guò)使用RSA對(duì)AES密鑰進(jìn)行公鑰加密。

image

這樣在傳輸?shù)倪^(guò)程中，即時(shí)加密后的AES密鑰被別人截取，對(duì)其也無(wú)濟(jì)于事，因?yàn)樗⒉恢繰SA的私鑰，無(wú)法解密得到原本的AES密鑰，就無(wú)法解密用AES加密后的重要信息。

服務(wù)端使用RSA + AES對(duì)重要信息進(jìn)行解密

服務(wù)端解密過(guò)程主要分為以下兩個(gè)步驟：

1.對(duì)加密后的AES密鑰進(jìn)行RSA私鑰解密，拿到密鑰原文；

2.對(duì)加密后的重要信息進(jìn)行AES解密，拿到原始內(nèi)容。

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現(xiàn)實(shí)開發(fā)中，服務(wù)端有時(shí)也需要向客戶端傳遞重要信息，比如登錄的時(shí)候，返回token給客戶端，作為令牌，這個(gè)令牌就需要進(jìn)行加密，原理也是差不多的，比上面多一個(gè)步驟而已，就是將解密后的AES密鑰，對(duì)將要傳遞給客戶端的數(shù)據(jù)token進(jìn)行AES加密，返回給客戶端，由于客戶端和服務(wù)端都已經(jīng)拿到同一把AES鑰匙，所以客戶端可以解密服務(wù)端返回的加密后的數(shù)據(jù)。如果客戶端想要將令牌進(jìn)行保存，則需要使用自己定義的默認(rèn)的AES密鑰進(jìn)行加密后保存，需要使用的時(shí)候傳入默認(rèn)密鑰和密文，解密后得到原token。

上面提及到客戶端加密，服務(wù)端返回?cái)?shù)據(jù)不加密的情況，上面說(shuō)到僅僅使用RSA是可以，但是還是建議同時(shí)使用這兩種算法，即產(chǎn)生一個(gè)AES密鑰，使用RSA對(duì)該密鑰進(jìn)行公鑰加密，對(duì)重要信息進(jìn)行AES加密，服務(wù)端通過(guò)RSA私鑰解密拿到AES密鑰，再對(duì)加密后的重要信息進(jìn)行解密。如果僅僅使用RSA，服務(wù)端只通過(guò)RSA解密，這樣會(huì)對(duì)于性能會(huì)有所影響，原因是RSA的解密耗時(shí)約等于AES解密數(shù)據(jù)的100倍，所以如果每個(gè)重要信息都只通過(guò)RSA加密和解密，則會(huì)影響服務(wù)端系統(tǒng)的性能，所以建議兩種算法一起使用。

同時(shí)還有相應(yīng)的JS版RSA和AES算法，使用方式也差不多，在這里簡(jiǎn)單演示一下：

下面是一個(gè)html頁(yè)面的代碼，引入了rsa.js和aes.js

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <title>RSA+AES.html</title>

    <meta name="keywords" content="keyword1,keyword2,keyword3">
    <meta name="description" content="this is my page">
    <meta name="content-type" content="text/html; charset=UTF-8">
    <script type="text/javascript" src="./js/rsa.js"></script>
    <script type="text/javascript" src="./js/aes.js"></script>
    <script type="text/javascript">
        var key = getKey();//隨機(jī)產(chǎn)生AES密鑰
        var encryptKey = RSA(key);//對(duì)AES密鑰進(jìn)行RSA加密
        console.log("encryptKey: " + encryptKey);

        //測(cè)試AES加密和解密
        var cipherText = AESEnc(key,"123456");
        var plainText = AESDec(key,cipherText);
        console.log("密文: " + cipherText);
        console.log("明文: " + plainText);
    </script>
  </head>

  <body>
    This is my HTML page. <br>
  </body>
</html>

打開頁(yè)面后，查看控制臺(tái)輸出：

image

同時(shí)，模擬服務(wù)端解密，運(yùn)行結(jié)果如下：

image

在這里將我自己封裝的RSAUtils、AESUtils以及使用第三方j(luò)ar包的Base64Utils還有JS版的RSAHE AES分享給大家，希望可以幫助到大家,由于剛注冊(cè)博客不久，沒(méi)有多少積分，下載一些資料的時(shí)候需要積分，所以收取大家1積分，謝謝了。

http://download.csdn.net/detail/chay_chan/9766486

需要注意的是:

1.RSAUtils中配置公鑰和密鑰，可以使用getKeys()方法產(chǎn)生。如果是客戶端，則無(wú)須配置私鑰，把沒(méi)有私鑰的RSAUtils放到客戶端，因?yàn)閮H需要用到公鑰加密的方法。

2.AESUtils中配置偏移量IV_STRING；

3.rsa.js中最底部配置公鑰，須和上面RSAUtils配置的公鑰一致；

4.aes.js中的底部var iv = CryptoJS.enc.Utf8.parse(“16-Bytes–String”); //加密向量中，替換里面的字符串，加密向量須和
是上面的AESUtils中的偏移量一致。

為了完成這篇博客，花費(fèi)了接近半天的時(shí)間，相當(dāng)于總結(jié)自己在數(shù)據(jù)傳輸這一方面的經(jīng)驗(yàn)，希望可以幫助到更多的開發(fā)者，一起交流學(xué)習(xí)，互相提升和進(jìn)步。

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