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數(shù)據(jù)傳輸加密

在開發(fā)應用過程中，客戶端與服務端經(jīng)常需要進行數(shù)據(jù)傳輸，涉及到重要隱私信息時，開發(fā)者自然會想到對其進行加密，即使傳輸過程中被“有心人”截取，也不會將信息泄露。對于加密算法，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)過程中使用到的加密算法，RSA加密算法+AES加密算法。簡單地介紹一下這兩種算法吧。

RSA

之所以叫RSA算法，是因為算法的三位發(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)加密標準，主要的算法原理就不多加介紹，如果對此感興趣的話，建議去百度一下RSA算法。需要了解的是RSA算法屬于非對稱加密算法，非對稱加密算法需要兩個密鑰：公開密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。公開密鑰與私有密鑰是一對，如果用公開密鑰對數(shù)據(jù)進行加密，只有用對應的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對數(shù)據(jù)進行加密，那么只有用對應的公開密鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法叫作非對稱加密算法。簡單的說是“公鑰加密，私鑰解密；私鑰加密，公鑰解密”。

AES

高級加密標準（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES），在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES，已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。經(jīng)過五年的甄選流程，高級加密標準由美國國家標準與技術(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日成為有效的標準。2006年，高級加密標準已然成為對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

如果不清楚非對稱算法和對稱算法，也許你會問，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)合不同的場景和需求了。

客戶端傳輸重要信息給服務端，服務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端，服務端返回的信息不需加密，例如綁定銀行卡的時候，需要傳遞用戶的銀行卡號，手機號等重要信息，客戶端這邊就需要對這些重要信息進行加密，使用RSA公鑰加密，服務端使用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端，服務端返回的信息需加密的情況

客戶端傳輸重要信息給服務端，服務端返回的信息需加密,例如客戶端登錄的時候，傳遞用戶名和密碼等資料，需要進行加密，服務端驗證登錄信息后，返回令牌token需要進行加密，客戶端解密后保存。此時就需要結(jié)合這兩種算法了。至于整個流程是怎樣的，在下面會慢慢通過例子向你介紹，因為如果一開始就這么多文字類的操作，可能會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，都最后我會將兩個算法的工具類贈送給大家。

/**
 * 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，公鑰字符串長度比較短，私鑰的比較長。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，也是沒有問題的；私鑰則一定要保存在服務端。如果到時公司面臨人事變動，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=

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

image

在這里雖然沒有完全模擬數(shù)據(jù)傳輸過程，比如說客戶端發(fā)起一個網(wǎng)絡請求，傳遞參數(shù)給服務端，服務端接收參數(shù)并進行處理，也是為了讓大家可以更加容易明白，所以這里只是進行簡單的模擬。可以看到android客戶端端和java服務端的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，所以才可以實現(xiàn)加密和解密的算法互通。

image

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服務端中使用的是JDK自帶的Base64,導致從客戶端傳過來的密文，服務端解析出錯。

上面的例子展示了客戶端使用公鑰加密，服務端使用私鑰解密的過程。也許你會這么想，既然可以如此，那服務端那邊信息也可以通過RSA加密后，傳遞加密信息過來，客戶端進行解密。但是，這樣做，顯示是不安全的。原因是，由于客戶端并沒有保存私鑰，只有公鑰，只可以服務端進行私鑰加密，客戶端進行公鑰解密，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，他們同樣可以通過公鑰進行解密，那么這樣子加密，就毫無意義了，所以這個時候，就要結(jié)合對稱算法，實現(xiàn)客戶端與服務端之前的安全通信了。

使用AES加密解密

加密

image

模擬客戶端進行AES加密，我們通過調(diào)用AESUtils中的generateKey()方法，隨機產(chǎn)生一個密鑰，用于對數(shù)據(jù)進行加密。輸出的結(jié)果為：

密鑰: 6446c69c0f914a57
密文: GECDQOsc22yV48hdJENTMg==

解密

模擬服務端進行AES解密，由于AES屬于對稱算法，加密和解密需要使用同一把密鑰，所以，服務端要解密傳遞過來的內(nèi)容，就需要密鑰 + 密文。這里模擬一下服務端解密。

image

到這里也許你會問，客戶端使用AES進行加密，服務端要進行解密的話，需要用到產(chǎn)生的密鑰，那密鑰必須從客戶端傳輸?shù)椒斩耍绻粚γ荑€進行加密，那加密就沒有意義了。所以這里終于談到了重點，RSA算法+AES算法結(jié)合使用。

RSA算法+AES算法的使用

舉一個簡單的例子來說明一下吧，例如實名認證功能，需要傳遞用戶真實姓名和身份證號，對于這種重要信息，需要進行加密處理。

客戶端使用RSA + AES對重要信息進行加密

客戶端加密過程主要分為以下三個步驟：

1.客戶端隨機產(chǎn)生AES的密鑰；

2.對身份證信息（重要信息）進行AES加密；

3.通過使用RSA對AES密鑰進行公鑰加密。

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這樣在傳輸?shù)倪^程中，即時加密后的AES密鑰被別人截取，對其也無濟于事，因為他并不知道RSA的私鑰，無法解密得到原本的AES密鑰，就無法解密用AES加密后的重要信息。

服務端使用RSA + AES對重要信息進行解密

服務端解密過程主要分為以下兩個步驟：

1.對加密后的AES密鑰進行RSA私鑰解密，拿到密鑰原文；

2.對加密后的重要信息進行AES解密，拿到原始內(nèi)容。

image

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

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

同時還有相應的JS版RSA和AES算法，使用方式也差不多，在這里簡單演示一下：

下面是一個html頁面的代碼，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();//隨機產(chǎn)生AES密鑰
        var encryptKey = RSA(key);//對AES密鑰進行RSA加密
        console.log("encryptKey: " + encryptKey);

        //測試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>

打開頁面后，查看控制臺輸出：

image

同時，模擬服務端解密，運行結(jié)果如下：

image

在這里將我自己封裝的RSAUtils、AESUtils以及使用第三方jar包的Base64Utils還有JS版的RSAHE AES分享給大家，希望可以幫助到大家,由于剛注冊博客不久，沒有多少積分，下載一些資料的時候需要積分，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，則無須配置私鑰，把沒有私鑰的RSAUtils放到客戶端，因為僅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，花費了接近半天的時間，相當于總結(jié)自己在數(shù)據(jù)傳輸這一方面的經(jīng)驗，希望可以幫助到更多的開發(fā)者，一起交流學習，互相提升和進步。