Java中数据传输加密与签名那些事

Java资料社区 10-02 1225

前言：

如今小伙伴们对“签名java”大概比较着重，看官们都想要了解一些“签名java”的相关知识。那么小编也在网络上网罗了一些关于“签名java””的相关知识，希望姐妹们能喜欢，姐妹们一起来了解一下吧！

引言

在日常开发中我们对HTTP数据传输并不陌生,前端需要与后端进行数据交互往往需要调用后端某个API,然而在前端与后端的请求过程中数据真的安全吗？下面了解一件关于0.01购买phone事件;

事件

在之前报导一个新闻,某个电商APP应用因为程序Bug,被灰色产业0.01元撸走千台iPhone手机,损失近千万,后来了解到也并非高手所为,其实就是该APP在购买接口中对数据传输缺少安全防范,通过HTTP抓包工具对传输中的数据进行修改,将原本几千元的iPhone手机价格修改为0.01进行购买;

案例

看完以上事件部分人可能还是不太抓包的概念,所谓抓包就是依赖某个工具,对客户端与服务端进行请求、或者对服务端对客户端响应时过程中进行拦截,可以将其请求数据或响应数据进行篡改;

为了能更好了解,这里我准备了一个模拟购买接口:

这里模拟前端正常调用购买接口;

按理后端应该会输出6000,这里我利用fiddle抓包工具对该请求进行拦截,将money参数改为1;

成功将合法价格改为非法价格,如果后端接口验证不注意即会按照该金额生成订单,则支付1元即可买到高额商品;

原由

导致以上事件发生无非就两种情况:

1.对敏感数据使用明文传输;

2.在前端进行校验后,后端接口并未对数据第二次校验;

如何解决?

在数据传输过程中对敏感数据进行加密,即使请求被截获,也只能获取到密文信息,无法篡改具体需要修改的数据;

传输过程中使用的加密方式通常分为两类:对称加密/非对称加密;

对称加密:市场上用的比较多的对称加密有DES、AES、3DES等,对称加密的流程是通过生成一把秘钥,分别存储客户端以及服务端各自一份,客户端在请求服务端前先将传输的数据通过该秘钥进行加密,服务端接收到请求之后,先将数据用该秘钥进行解密再进行处理,从而避免数据在传输中被篡改;

缺点:该秘钥在客户端加密与服务端解密使用的是同一把,而存储在客户端的秘钥并无法避免泄漏的风险,通过反编译等手段获取到秘钥,那么传输过程中拦截请求则照样可以解密密文数据进行篡改;

Des加密案例:

public class DesDecrypt {    //加密字段     private static String src = "Java资料社区"; 	public static void main(String[] args) {     jdkDES();     bcDES();      }   /*JDK实现*/   public static void jdkDES() {   try {      //生成KEY               KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES");      keyGenerator.init(56);     SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();      byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded();      //KEY转换           DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(bytesKey);        SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");               Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec);              //加密            Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey);        byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes());         System.out.println("jdk des encrypt : " + new String(Hex.encode(result)));         //解密          cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey);          result = cipher.doFinal(result);      System.out.println("jdk des decrypt : " + new String(result).toString());   } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();     }   }   /*BC实现*/  public static void bcDES() {    try {      Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());       //生成KEY      KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES", "BC");          keyGenerator.getProvider();             keyGenerator.init(56);        SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();        byte[] bytesKey = secretKey.getEncoded();         //KEY转换            DESKeySpec desKeySpec = new DESKeySpec(bytesKey);             SecretKeyFactory factory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");           Key convertSecretKey = factory.generateSecret(desKeySpec);         //加密         Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES/ECB/PKCS5Padding");      cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, convertSecretKey);       byte[] result = cipher.doFinal(src.getBytes());           System.out.println("bc des encrypt : " + new String(Hex.encode(result)));         //解密            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, convertSecretKey);           result = cipher.doFinal(result);      System.out.println("bc des decrypt : " + new String(result).toString());   } catch (Exception e) {       e.printStackTrace();        }    }}//运行结果//jdk des encrypt : ab6afc9a81584573cf2f50ceccd28628bd10885ebd84f37c//jdk des decrypt : Java资料社区//bc des encrypt : 34fd3ed3d0b6d5ab7baf6db300420f3c4094a2061bb2dd34//bc des decrypt : Java资料社区

非对称加密:市场上用的比较多的通常为RSA加密,RSA加密的流程与对称加密不同,相对于更加安全,通过生成两把秘钥(私钥/公钥),公钥通常用来对传输过程中的数据进行加密,私钥则用来对加密数据进行解密,公钥加密的内容只能对应的私钥才能解密,私钥加密的内容只能由对应的公钥解密,通常客户端存储公钥、服务端则存储私钥,这样,即使公钥被泄漏也没法破解密文信息;

缺点:相对对称加密性能方面要慢很多,非敏感信息不建议使用;

RSA案例:

public class RSAUtils {    protected static final Log log = LogFactory.getLog(RSAUtils.class);    private static String KEY_RSA_TYPE = "RSA";    private static int KEY_SIZE = 1024;//JDK方式RSA加密最大只有1024位    private static int ENCODE_PART_SIZE = KEY_SIZE/8;    public static final String PUBLIC_KEY_NAME = "public";    public static final String PRIVATE_KEY_NAME = "private";    public static void main(String[] args) {        Map<String,String> map=RSAUtils.createRSAKeys(); //创建公私钥        String str="Java资料社区";        String enStr=encode(str,map.get("public"));//公钥加密        System.out.println("加密后:"+enStr);        String deStr=decode(enStr,map.get("private"));        System.out.println("解密后:"+deStr);    }    /**     * 创建公钥秘钥     * @return     */    public static Map<String,String> createRSAKeys(){        Map<String,String> keyPairMap = new HashMap<>();//里面存放公私秘钥的Base64位加密        try {            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_RSA_TYPE);            keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE,new SecureRandom());            KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();             //获取公钥秘钥            String publicKeyValue = Base64.encodeBase64String(keyPair.getPublic().getEncoded());            String privateKeyValue = Base64.encodeBase64String(keyPair.getPrivate().getEncoded());             //存入公钥秘钥，以便以后获取            keyPairMap.put(PUBLIC_KEY_NAME,publicKeyValue);            keyPairMap.put(PRIVATE_KEY_NAME,privateKeyValue);        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {            log.error("当前JDK版本没找到RSA加密算法！");            e.printStackTrace();        }        return keyPairMap;    }     /**     * 公钥加密     * 描述：     *     1字节 = 8位；     *     最大加密长度如 1024位私钥时，最大加密长度为 128-11 = 117字节，不管多长数据，加密出来都是 128 字节长度。     * @param sourceStr     * @param publicKeyBase64Str     * @return     */    public static String encode(String sourceStr,String publicKeyBase64Str){        byte [] publicBytes = Base64.decodeBase64(publicKeyBase64Str);        //公钥加密        X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(publicBytes);        List<byte[]> alreadyEncodeListData = new LinkedList<>();         int maxEncodeSize = ENCODE_PART_SIZE - 11;        String encodeBase64Result = null;        try {            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA_TYPE);            PublicKey publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_RSA_TYPE);            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,publicKey);            byte[] sourceBytes = sourceStr.getBytes("utf-8");            int sourceLen = sourceBytes.length;            for(int i=0;i<sourceLen;i+=maxEncodeSize){                int curPosition = sourceLen - i;                int tempLen = curPosition;                if(curPosition > maxEncodeSize){                    tempLen = maxEncodeSize;                }                byte[] tempBytes = new byte[tempLen];//待加密分段数据                System.arraycopy(sourceBytes,i,tempBytes,0,tempLen);                byte[] tempAlreadyEncodeData = cipher.doFinal(tempBytes);                alreadyEncodeListData.add(tempAlreadyEncodeData);            }            int partLen = alreadyEncodeListData.size();//加密次数             int allEncodeLen = partLen * ENCODE_PART_SIZE;            byte[] encodeData = new byte[allEncodeLen];//存放所有RSA分段加密数据            for (int i = 0; i < partLen; i++) {                byte[] tempByteList = alreadyEncodeListData.get(i);                System.arraycopy(tempByteList,0,encodeData,i*ENCODE_PART_SIZE,ENCODE_PART_SIZE);            }            encodeBase64Result = Base64.encodeBase64String(encodeData);        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }        return encodeBase64Result;    }     /**     * 私钥解密     * @param sourceBase64RSA     * @param privateKeyBase64Str     */    public static String decode(String sourceBase64RSA,String privateKeyBase64Str){        byte[] privateBytes = Base64.decodeBase64(privateKeyBase64Str);        byte[] encodeSource = Base64.decodeBase64(sourceBase64RSA);        int encodePartLen = encodeSource.length/ENCODE_PART_SIZE;        List<byte[]> decodeListData = new LinkedList<>();//所有解密数据        String decodeStrResult = null;        //私钥解密        PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateBytes);        try {            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_RSA_TYPE);            PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);            Cipher cipher = Cipher.getInstance(KEY_RSA_TYPE);            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,privateKey);            int allDecodeByteLen = 0;//初始化所有被解密数据长度            for (int i = 0; i < encodePartLen; i++) {                byte[] tempEncodedData = new byte[ENCODE_PART_SIZE];                System.arraycopy(encodeSource,i*ENCODE_PART_SIZE,tempEncodedData,0,ENCODE_PART_SIZE);                byte[] decodePartData = cipher.doFinal(tempEncodedData);                decodeListData.add(decodePartData);                allDecodeByteLen += decodePartData.length;            }            byte [] decodeResultBytes = new byte[allDecodeByteLen];            for (int i = 0,curPosition = 0; i < encodePartLen; i++) {                byte[] tempSorceBytes = decodeListData.get(i);                int tempSourceBytesLen = tempSorceBytes.length;                System.arraycopy(tempSorceBytes,0,decodeResultBytes,curPosition,tempSourceBytesLen);                curPosition += tempSourceBytesLen;            }            decodeStrResult = new String(decodeResultBytes,"UTF-8");        }catch (Exception e){            e.printStackTrace();        }        return decodeStrResult;    }}//运行结果//加密后:bapvkf7RsocUqpr7JJ5yMDQSrMAKnWVuHG2buJDhV0DGMTlAKezcy7Qyc8f5DVVHralZ5I0nSZdQOVaIG7ndP/bvtNcQVJaaigRSaQTfmf7xiNNuWQf71nQJmiUlHdzijUWB0HbilWBeZ71FZT9djoV1X6EZDB3oH1DQwwOmvow=//解密后:Java资料社区

经过以上加密之后,基本上能很大程度解决数据在传输当中数据被泄漏的几率,但是并没法保证绝对的安全,RSA加密中如果公钥被泄漏,攻击者照样有办法能够根据泄漏的公钥,重新模拟一份加密数据传输到服务端,而服务端并没法辨别中途是否被篡改过,那么签名技术就是用于验证、防止中途是否被篡改;

签名:通过使用两对RSA秘钥 (A[公钥、私钥],B[公钥、私钥]) ,通常客户端存储A公钥、B私钥,服务端则存储A私钥、B公钥,A用于加解密,B用于签名以及验签;

流程:客户端用A公钥加密过后,再通过B私钥将加密过后的数据进行签名,最后将加密数据与签名一起发送到服务端,服务端接收到数据之后,首先通过B公钥对该加密数据以及签名进行对比验签,如果验证不一致则代表中途被篡改过,否则正常;

RSA签名案例:

  public class RSASignature {    public static void main(String[] args) {        /*创建两份公私钥,map1用于加解密、map2用于签名*/        Map<String,String> map1=RSAUtils.createRSAKeys();        Map<String,String> map2=RSAUtils.createRSAKeys();        String str="Java资料社区";        String enStr=RSAUtils.encode(str,map1.get("public"));//map1公钥加密        System.out.println("加密后:"+enStr);        String sign=sign(enStr,map2.get("private"));//map2私钥签名        System.out.println("签名:"+sign);        //enStr+="1"; //模拟中途被篡改,则验签false        boolean flag=doCheck(enStr,sign,map2.get("public"));//map2公钥验签        System.out.println("验签结果:"+flag);    }    /**     * 签名算法     */    public static final String SIGN_ALGORITHMS = "SHA1WithRSA";    /**     * RSA签名     */    public static String sign(String content, String privateKey) {        try {            PKCS8EncodedKeySpec priPKCS8 = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decode(privateKey));            KeyFactory keyf = KeyFactory.getInstance("RSA");            PrivateKey priKey = keyf.generatePrivate(priPKCS8);            java.security.Signature signature = java.security.Signature.getInstance(SIGN_ALGORITHMS);            signature.initSign(priKey);            signature.update(content.getBytes());            byte[] signed = signature.sign();            return Base64.encode(signed);        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }        return null;    }    /**     * RSA验签     */    public static boolean doCheck(String content, String sign, String publicKey) {        try {            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");            byte[] encodedKey = Base64.decode(publicKey);            PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(new X509EncodedKeySpec(encodedKey));            java.security.Signature signature = java.security.Signature                    .getInstance(SIGN_ALGORITHMS);            signature.initVerify(pubKey);            signature.update(content.getBytes());            boolean bverify = signature.verify(Base64.decode(sign));            return bverify;        } catch (Exception e) {            e.printStackTrace();        }        return false;    }}//运行结果://加密后:Nv1kTCukFAziwsCYPZQDQ8WqII1v5DKlTaFlcgkXQACuO01rFuvPAu/PXlmVuHN0i2Xx5B4ZjsKIs2YJHUzIunuqkPchKZM29b52jv7TLPaeZUeQFmC5gKEpEHSTWfUK9T7YF20+kK6Ey0rWRgOBd3ZoVPjvCoNXAlhyEYkBx7Q=//签名:fAkREdyQsioXeDi/CLaBQDP+V0K6W8DGXTBYZsH5GS8O30+ZKCfyTwvGNIZ++XIekt0P6xo1T6L7BRdT/it5qNwcqudxoolgf8KkhkSRFCI6LjJ6TYxFfCnvtMv7dxXDkR30E0AR9jyqNCUVE6ljUDsSL7PvUFpqOBDTcd+l2uA=//验签结果:true

总结

1.对称加密效率性能高,由于秘钥存在泄漏的可能,并不能保证加密数据不被破解,建议对普通数据进行使用,对于敏感数据(金额、身份证等等)避免使用;

2.非对称加密效率性能低,分为公私钥两把,即使公钥泄漏,也能保证数据不被破解,建议对敏感数据进行使用;

3.通过非对称加密+签名能够很大程度防止传输过程中信息被篡改,但是并不是绝对的安全;

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