Java安全系列-RSA登录表单加密
Java安全系列-RSA登录表单加密
在Java Web开发项目中，经常会接触到有关于登录问题。在一般的开发过程中，由于没有申请CA证书，我们只能基于HTTP进行开发，然而对于Http数据连接而言，请求数据在进行传输时，采用的为明文不加密的方式进行传输，这便对数据安全造成了很大的威胁。
同样的，由于是基于Http进行构建，并且未对表单数据进行处理，数据出了被监听而被窃取外，还可以通过使用抓包分析的方式，将表单所提交的内容进行获取，从而窃取用户的信息，包括登录表单中所含的密码等信息。
而与Http相对而言，Https连接则更为安全，Https在Http连接的基础上，增加了SSL的特性，从而使得数据在传输过程中，经过加密传输，保证了数据安全。
为此我们可以基于Https的思想，在像服务器传输数据时，采用相类似的方式进行数据加密，则可以很大程度上的保证数据安全，并且防止抓包工具对数据进行获取。
项目构建
在该项目中，我们采用Spring Boot微框架进行搭建，从而减少配置文件的编写，若采用JSP+Servlet或SSM或SSH等框架搭建，也同样适用。
该项目依赖于其父项目：RSAEncrypt进行依赖，请安装好该项目后再进行该项目的构建！
该项目的基本原理为：
- 客户端发送GET请求，以访问登录页面；
- 服务器接收到该请求后，利用RSA技术，协商产生密钥对，用于加密及解密；
- 服务器将产生的公钥经由Base64编码后，传入页面进行渲染，并且将公钥的公共指数值16进制字符串传入页面待渲染，并且传入该公钥的modulus的Base64编码，该密钥对存储到服务器的session中；
- 浏览器根据服务器所设定的属性进行渲染，用户填写好信息，并请求提交
- 浏览器在前端，获取到公钥的modulus的Base64编码，并解码为16进制串，获取到公钥对应的公共指数，利用rsa进行密码加密；
- 将加密的数据重新设置为表单值，进行提交；
- 服务器接收到该表单，解析，并获取session中所存储的密钥对，对密文进行解密，并验证数据，回传结果即可。
以上为整个项目的基本流程。
如何产生密钥对，在文章：Java安全系列-RSA加密 已有说明，不做重复介绍。
在Spring中，我们定义一个PageController，用来响应用户页面的请求：
package site.franksite.encrypt.controller;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.math.BigInteger;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import org.apache.tomcat.util.codec.binary.Base64;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.ui.Model;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import site.franksite.encrpt.rsaencrypt.KeyManager;
import site.franksite.encrpt.rsaencrypt.RSAKeyGenerator;
import site.franksite.encrpt.rsaencrypt.RSAValidator;
@Controller
public class PageController {
@GetMapping("/")
public String indexPage(Model mdl, HttpSession session) {
RSAKeyGenerator generator = new RSAKeyGenerator();
byte[] privateKeyEncoded = generator.getPrivateKeyEncoded();
byte[] publicKeyEncoded = generator.getPublicKeyEncoded();
KeyManager keyMan = new RSAValidator();
RSAPublicKey rsaPubKey = (RSAPublicKey) keyMan.restorePublicKey(Base64.decodeBase64(publicKeyEncoded));
BigInteger publicExponent = rsaPubKey.getPublicExponent();
BigInteger modulus = rsaPubKey.getModulus();
Map keyPair = new HashMap();
Object obj = session.getAttribute("keys"); // 原始数据
if (null != obj) {
// 移除原始session
session.removeAttribute("keys");
}
session.setAttribute("keys", keyPair);
try {
String pubKeyStr = new String(publicKeyEncoded, "utf-8");
String priKeyStr = new String(privateKeyEncoded, "utf-8");
System.out.println(pubKeyStr);
System.out.println(priKeyStr);
keyPair.put(pubKeyStr, priKeyStr);
mdl.addAttribute("pubKey", pubKeyStr);
mdl.addAttribute("modulus", modulus.toString(16));
mdl.addAttribute("pubExep", publicExponent.toString(16));
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}
return "login";
}
}
如此，在系统启动后，将会响应根目录的请求，直接跳转为登录页面。登录页面的HTML模板为：
<html xmlns:th="http://www.thymeleaf.org">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/jquery-2.1.4.min.js}">script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/jsbn.js}">script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/prng4.js}">script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/rng.js}">script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/jsbn2.js}">script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/base64.js}">script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/rsa.js}">script>
<script type="text/javascript" th:src="@{/js/rsa2.js}">script>
<title>登录title>
head>
<body>
<form id="login-form" name="login" onsubmit="return false;">
<fieldset>
<input type="hidden" name="pubKey" id="pubKey" th:value="${pubKey}" value="keys">
<input type="hidden" name="pubExep" id="pubExep" th:value="${pubExep}">
<input type="hidden" name="modulus" id="modulus" th:value="${modulus}" value="modulus">
<label for="username">用户名：label><input id="username" name="username" placeholder="username">
<br>
<label for="password">密码：label><input id="password" name="password" type="password" placeholder="password">
<br>
<input type="submit" value="登录">
fieldset>
form>
<script type="text/javascript">
$(document).ready(function() {
$('#login-form').on('submit', function() {
var pubKey = $('#pubKey').val()
if (null != pubKey) {
pubKey = pubKey.trim();
}
var username = $('#username').val()
var modulus = $('#modulus').val()
var e = $('#pubExep').val()
if (null != username) {
username = username.trim()
}
if (null != password) {
password = password.trim()
}
if (null != modulus) {
modulus = modulus.trim(); // 模，BigInteger
}
var password = $('#password').val()
// 启用RSA加密
var rsa = new RSAKey()
rsa.setPublic(modulus, e)
var pwdEncrypt = rsa.encrypt(password) // 密文
pwdEncrypt=hex2b64(pwdEncrypt)
var $form = $("script>
body>
html>从代码中，我们有使用thymeleaf进行模板的渲染，在js中，我们引用了如下的js进行前端的加密和编解码：
- jquery-2.1.4.min.js
- jsbn.js
- prng4.js
- rng.js
- jsbn2.js
- base64.js
- rsa.js
- rsa2.js
上述的js文件，为必须的文件，他们相互依赖，并且由于依赖关系，必须保证如上的顺序关系，其中rsa依赖于jsbn（BigInteger），base64依赖于rng，rng依赖于prng4。
为此，前端界面我们将获得到公钥的有关信息。
如图中，我们将由Base64编码的公钥字符串渲染到前端，并渲染了一个指数为10001，并且modulus也渲染到了表单中。
在用户选择提交后，前端将会利用上述信息，对其进行RSA加密，并发送到服务器后端，后端将对其进行验证：
package site.franksite.encrypt.controller;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.util.Map;
import javax.servlet.http.HttpSession;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.PostMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;
import site.franksite.encrpt.rsaencrypt.RSAEncrypt;
import site.franksite.encrpt.rsaencrypt.RSAValidator;
import site.franksite.encrypt.entity.ResultEntity;
@Controller
public class LoginController {
@PostMapping("/login")
public @ResponseBody ResultEntity login(@RequestParam("username") String username,
@RequestParam("password") String passwordBased64, HttpSession session, @RequestParam("pubKey") String pubKey) {
ResultEntity result = new ResultEntity();
Object keys = session.getAttribute("keys");
if (null == keys) {
result.setStatus(false);
result.setReason("该公钥已经失效！");
result.setData(pubKey);
} else {
@SuppressWarnings("unchecked")
Map keyMap = (Map) keys;
String priKey = keyMap.get(pubKey);
RSAEncrypt validator = new RSAValidator();
byte[] dencrypt = validator.dencrypt(Base64.decodeBase64(priKey), Base64.decodeBase64(passwordBased64));
try {
System.out.println(new String(dencrypt, "utf-8"));
if (new String(dencrypt, "utf-8").equals("1234")) {
result.setStatus(true);
result.setData(username);
} else {
result.setStatus(false);
result.setReason("密码错误！");
result.setData(username);
}
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
session.removeAttribute("keys"); // 移除session
return result;
}
}
在这里，我们返回了一个Json实体，该实体包含属性为3个，分别为：状态，原因，数据。
实体如下：
package site.franksite.encrypt.entity;
public class ResultEntity {
private boolean status;
private String reason;
private Object data;
/**
* @return the status
*/
public boolean isStatus() {
return status;
}
/**
* @param status the status to set
*/
public void setStatus(boolean status) {
this.status = status;
}
/**
* @return the reason
*/
public String getReason() {
return reason;
}
/**
* @param reason the reason to set
*/
public void setReason(String reason) {
this.reason = reason;
}
/**
* @return the data
*/
public Object getData() {
return data;
}
/**
* @param data the data to set
*/
public void setData(Object data) {
this.data = data;
}
public ResultEntity() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public ResultEntity(boolean status, String reason, Object data) {
super();
this.status = status;
this.reason = reason;
this.data = data;
}
}
在进行提交后，可以看到，表单提交了一系列加密的数据信息
验证成功后，将在浏览器中直接解析出json字符串：
{
"status": true,
"reason": null,
"data": "hello"
}项目获取
github项目地址：RSALoginEncrypt