RSA+SHA256+BASE64对数据进行加密解密及校验

程序员文章站 2022-05-12 22:22:44

...

需求

需要实现加密的认证机制

认证原理

a) **分配：RSA算法通过工具或方法调用生成公钥和私钥(1024bit)，请求端使用公钥，服务端使用私钥。
b) 加密方式：请求端通过**分配获取公钥，根据RSA加密算法将进行哈希后的明文请求进行公钥加密生成token；服务端通过**分配获取私钥，根据RSA解密算法将请求端的token进行私钥解密。
c) 认证方式：在服务端，如果明文请求的哈希值和私钥解密后信息的哈希值是一致的，则认为认证成功，完成授权。
d) 数据传输：RSA加密生成的是乱码，为了传输，将数据进行Base64封装，服务端收到之后进行解封装。

认证流程

a) 请求端的认证流程，如下图所示:
RSA+SHA256+BASE64对数据进行加密解密及校验
b) 服务端的认证流程，如下图所示:

c) 整体流程

编码方法的实现

Commons codec，是项目中用来处理常用的编码方法的工具类包，例如DES、SHA1、MD5、Base64，URL，Soundx等等。不仅是编码，也可用于解码。其中MD5/SHA是不可逆算法，BASE64是可逆算法。目前最新版本是1.11。RSA不在commons codec里。

RSA的实现

import javax.crypto.Cipher;
import java.security.*;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class RSAUtils {
    /**
     * 获取公钥的key
     */
    private static final String PUBLIC_KEY = "RSAPublicKey";

    /**
     * 获取私钥的key
     */
    private static final String PRIVATE_KEY = "RSAPrivateKey";
    /**
     * 随机生成**对
     */
    public static Map<String, String> genKeyPair() {
        // KeyPairGenerator类用于生成公钥和私钥对，基于RSA算法生成对象
        KeyPairGenerator keyPairGen = null;
        try {
            keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 初始化**对生成器，**大小为96-1024位
        keyPairGen.initialize(1024,new SecureRandom());
        // 生成一个**对，保存在keyPair中
        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
        // 得到私钥
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        // 得到公钥
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        try {
            // 使用Base64对公钥加密得到字符串
            String publicKeyString = Base64Utils.encode(publicKey.getEncoded());
            // 使用Base64对私钥加密得到字符串
            String privateKeyString = Base64Utils.encode(privateKey.getEncoded());
            Map<String, String> keyMap = new HashMap<String, String>(2);
            keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKeyString);
            keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKeyString);
            return keyMap;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }

    /**
     * 从字符串中加载公钥
     * @param publicKeyStr 公钥数据字符串
     * @return RSAPublicKey 加载出来的公钥
     * @exception Exception 加载公钥时产生的异常
     */
    public static RSAPublicKey loadPublicKeyByStr(String publicKeyStr)
            throws Exception {
        try {
            byte[] buffer = Base64Utils.decode(publicKeyStr);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(buffer);
            return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e);
        }
    }
    /**
     * 从字符串中加载私钥
     * @param privateKeyStr 私钥数据字符串
     * @return RSAPublicKey 加载出来的私钥
     * @exception Exception 加载私钥时产生的异常
     */
    public static RSAPrivateKey loadPrivateKeyByStr(String privateKeyStr)
            throws Exception {
        try {
            byte[] buffer = Base64Utils.decode(privateKeyStr);
            PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(buffer);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
            return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e);
        }
    }
    /**
     * 公钥加密过程
     * @param publicKey 公钥
     * @param plainTextData 明文数据
     * @return byte[] 加密结果
     * @throws Exception 加密过程中的异常信息
     */
    public static byte[] encrypt(RSAPublicKey publicKey, byte[] plainTextData)
            throws Exception {
        if (publicKey == null) {
            throw new Exception("加密公钥为空, 请设置");
        }
        Cipher cipher = null;
        try {
            // 使用默认RSA
            cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
            byte[] output = cipher.doFinal(plainTextData);
            return output;
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e);
        }
    }

    /**
     * 私钥加密过程
     * @param privateKey 私钥
     * @param plainTextData 明文数据
     * @return byte[] 加密结果
     * @throws Exception 加密过程中的异常信息
     */
    public static byte[] encrypt(RSAPrivateKey privateKey, byte[] plainTextData)
            throws Exception {
        if (privateKey == null) {
            throw new Exception("加密私钥为空, 请设置");
        }
        Cipher cipher = null;
        try {
            // 使用默认RSA
            cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
            byte[] output = cipher.doFinal(plainTextData);
            return output;
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e);
        }
    }
    /**
     * 私钥解密过程
     * @param privateKey 私钥
     * @param cipherData 密文数据
     * @return 明文
     * @throws Exception 解密过程中的异常信息
     */
    public static byte[] decrypt(RSAPrivateKey privateKey, byte[] cipherData)
            throws Exception {
        if (privateKey == null) {
            throw new Exception("解密私钥为空, 请设置");
        }
        Cipher cipher = null;
        try {
            // 使用默认RSA
            cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            // cipher= Cipher.getInstance("RSA", new BouncyCastleProvider());
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
            byte[] output = cipher.doFinal(cipherData);
            return output;
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e);
        }
    }

    /**
     * 公钥解密过程
     * @param publicKey 公钥
     * @param cipherData 密文数据
     * @return 明文
     * @throws Exception 解密过程中的异常信息
     */
    public static byte[] decrypt(RSAPublicKey publicKey, byte[] cipherData)
            throws Exception {
        if (publicKey == null) {
            throw new Exception("解密公钥为空, 请设置");
        }
        Cipher cipher = null;
        try {
            // 使用默认RSA
            cipher = Cipher.getInstance("RSA");
            // cipher= Cipher.getInstance("RSA", new BouncyCastleProvider());
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, publicKey);
            byte[] output = cipher.doFinal(cipherData);
            return output;
        } catch (Exception e) {
            throw new Exception(e);
        }
    }

    /**
     * 获取私钥
     * @param keyMap **对
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPrivateKey(Map<String, String> keyMap)
            throws Exception {
        String privateKey = keyMap.get(PRIVATE_KEY);
        return privateKey;
    }

    /**
     * 获取公钥
     * @param keyMap **对
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String getPublicKey(Map<String, String> keyMap)
            throws Exception {
        String publicKey = keyMap.get(PUBLIC_KEY);
        return publicKey;
    }

}

SHA256与Base64实现

commons.codec包有这两个算法的实现，分别如下：

SHA256

import org.apache.commons.codec.digest.DigestUtils;
public class SHA256Utils {
    /**
     * sha256加密
     * */
    public static String sha256Hex(String data){
        return DigestUtils.sha256Hex(data);
    }
}

Base64

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
public class Base64Utils
{
    /**
     * 使用Base64加密字符串
     * @return 加密之后的字符串
     * @exception Exception
     */
    public static String encode(byte[] data){
        Base64 base64 = new Base64();
        String encodedData = base64.encodeAsString(data);
        return encodedData;
    }
    /**
     * 使用Base64解密
     * @return 解密之后的字符串
     * @exception Exception
     */
    public static byte[] decode(String data){
        Base64 base64 = new Base64();
        byte[] decodedData = base64.decodeBase64(data);
        return decodedData;
    }
}

Springmvc的实现

当前端对服务端进行调用时，需要在springmvc中编写一个拦截器，实现一个class继承HandlerInterceptorAdapter，并重写preHandle函数，实现如下：
在dispatcher中添加拦截器：

<mvc:interceptors>
    <bean class="com.zyuc.fw.web.util.tokenInterceptor"/>
</mvc:interceptors>

拦截器代码实现

import com.commons.common.support.spring.security.SecurityInterceptor;
import com.commons.common.utils.PropUtil;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.web.servlet.handler.HandlerInterceptorAdapter;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.util.*;

public class tokenInterceptor extends HandlerInterceptorAdapter {
    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SecurityInterceptor.class);
    public tokenInterceptor() {
    }
    private String getPrivateValues(byte[] decodeByte) throws Exception{
        String privateKeyString = PropUtil.get("RSA.PrivateKey");
        RSAPrivateKey privateKey = RSAUtils.loadPrivateKeyByStr(privateKeyString);
        logger.info("[tokenInterceptor getPrivateValues] : privateKey = %s.", privateKey);
        //私钥解密
        byte[] decodedData = RSAUtils.decrypt(privateKey, decodeByte);
        String token = new String(decodedData);
        return token;
    }
    /*
    * 使用拦截器在客户端访问之前对请求的数据进行校验
    */
    public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception {
        String token = "";
        String serviceToken = "";
        String requestValues = "";
        String requestUrl = request.getRequestURL().toString();//得到请求的URL地址
        requestValues += requestUrl;
        Map params = request.getParameterMap();//得到所有请求的参数
        Iterator it = params.keySet().iterator();
        /*获取URL+body的字符串集合*/
        while(it.hasNext()){
            String paramName = (String) it.next();
            String paramValue = request.getParameter(paramName);
            requestValues += paramName;
            requestValues += paramValue;
        }
        /*获取token，并对token做base64解码*/
        Enumeration<String> reqHeadInfos = request.getHeaderNames();//获取所有的请求头
        while (reqHeadInfos.hasMoreElements()) {
            token = request.getHeader("Authorization");//根据请求头的名字获取token的值
            break;
        }
        /*如果没有添加token，默认不进行校验*/
        if (null == token) {
            return super.preHandle(request, response, handler);
        }
        byte[] decodeByte = Base64.decodeBase64(token);
        /*获取私钥解密之后的token值*/
        token = getPrivateValues(decodeByte);
        serviceToken = SHA256Utils.sha256Hex(requestValues);
        if (!serviceToken.equals(token)) {//判断两次的token值是否相同
            return false;
        }
        return super.preHandle(request, response, handler);
    }
}

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RSA+SHA256+BASE64对数据进行加密解密及校验

需求

认证原理

认证流程

编码方法的实现

RSA的实现

SHA256与Base64实现

SHA256

Base64

Springmvc的实现

拦截器代码实现

MySQL数据库对敏感数据加密及解密的实现方式

RSA+SHA256+BASE64对数据进行加密解密及校验

MySQL数据库对敏感数据加密及解密的实现方式

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