app与后台登录与安全

一、登录机制

粗略地分析， 登录机制主要分为登录验证、登录保持、登出三个部分。登录验证是指客户端提供用户名和密码，向服务器提出登录请求，服务器判断客户端是否可以登录并向客户端确认。 登录认保持是指客户端登录后， 服务器能够分辨出已登录的客户端，并为其持续提供登录权限的服务器。登出是指客户端主动退出登录状态。容易想到的方案是，客户端登录成功后， 服务器为其分配sessionId, 客户端随后每次请求资源时都带上sessionId。

1.1 登录验证

上述简易的登录验证策略存在明显的安全漏洞,需要优化。

 

1.1.1 密码的传输

客户端第一次发出登录请求时， 用户密码以明文的方式传输， 一旦被截获， 后果严重。因此密码需要加密，例如可采用RSA非对称加密。具体流程如下：

• 客户端向服务器第一次发起登录请求（不传输用户名和密码）。
• 服务器利用RSA算法产生一对公钥和私钥。并保留私钥， 将公钥发送给客户端。
• 客户端收到公钥后， 加密用户密码， 向服务器发起第二次登录请求（传输用户名和加密后的密码）。
• 服务器利用保留的私钥对密文进行解密，得到真正的密码。

1.1.2 登录状态token

再仔细核对上述登录流程， 我们发现服务器判断用户是否登录， 完全依赖于sessionId, 一旦其被截获， 黑客就能够模拟出用户的请求。于是我们需要引入token的概念： 用户登录成功后， 服务器不但为其分配了sessionId, 还分配了token， token是维持登录状态的关键秘密数据。在服务器向客户端发送的token数据，也需要加密。于是一次登录的细节再次扩展。

• 客户端向服务器第一次发起登录请求（不传输用户名和密码）。
• 服务器利用RSA算法产生一对公钥和私钥。并保留私钥， 将公钥发送给客户端。
• 客户端收到公钥后， 加密用户密码，向服务器发送用户名和加密后的用户密码； 同时另外产生一对公钥和私钥，自己保留私钥, 向服务器发送公钥； 于是第二次登录请求传输了用户名和加密后的密码以及客户端生成的公钥。
• 服务器利用保留的私钥对密文进行解密，得到真正的密码。 经过判断， 确定用户可以登录后，生成sessionId和token， 同时利用客户端发送的公钥，对token进行加密。最后将sessionId和加密后的token返还给客户端。
• 客户端利用自己生成的私钥对token密文解密， 得到真正的token。

1.2 登录保持

在最原始的方案中， 登录保持仅仅靠服务器生成的sessionId: 客户端的请求中带上sessionId, 如果服务器的Redis中存在这个id，就认为请求来自相应的登录客户端。 但是只要sessionId被截获， 请求就可以为伪造， 存在安全隐患。

引入token后，上述问题便可得到解决。 客户端将token和其它的一些变量， 利用散列加密算法得到签名后，连同sessionId一并发送给服务器； 服务器取出保存于服务器端的token,利用相同的法则生成校验签名， 如果客户端签名与服务器的校验签名一致， 就认为请求来自登录的客户端。

 

1.3 TOKEN失效
用户登录出系统

失效原理：
在服务器端的redis中删除相应key为session的键值对。

二、代码实例

import sun.misc.BASE64Decoder;
import sun.misc.BASE64Encoder;

import javax.crypto.Cipher;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.security.Key;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;

public class RSASecurityUtil {

    /**
     * 指定加密算法为RSA
     */
    private static final String ALGORITHM = "RSA";
    /**
     * 密钥长度，用来初始化
     */
    private static final int KEYSIZE = 1024;
    /**
     * 指定公钥存放文件
     */
    private static String PUBLIC_KEY_FILE = "PublicKey";
    /**
     * 指定私钥存放文件
     */
    private static String PRIVATE_KEY_FILE = "PrivateKey";

    /**
     * 生成密钥对
     *
     * @throws Exception
     */
    private static void generateKeyPair() throws Exception {

        /** RSA算法要求有一个可信任的随机数源 */
        //SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();

        /** 为RSA算法创建一个KeyPairGenerator对象 */
        KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);

        /** 利用上面的随机数据源初始化这个KeyPairGenerator对象 */
        //keyPairGenerator.initialize(KEYSIZE, secureRandom);
        keyPairGenerator.initialize(KEYSIZE);

        /** 生成密匙对 */
        KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();

        /** 得到公钥 */
        Key publicKey = keyPair.getPublic();

        /** 得到私钥 */
        Key privateKey = keyPair.getPrivate();

        ObjectOutputStream oos1 = null;
        ObjectOutputStream oos2 = null;
        try {
            /** 用对象流将生成的密钥写入文件 */
            oos1 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(PUBLIC_KEY_FILE));
            oos2 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(PRIVATE_KEY_FILE));
            oos1.writeObject(publicKey);
            oos2.writeObject(privateKey);
        } catch (Exception e) {
            throw e;
        } finally {
            /** 清空缓存，关闭文件输出流 */
            oos1.close();
            oos2.close();
        }
    }

    /**
     * 加密方法
     *
     * @param source 源数据
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encrypt(String source) throws Exception {
        generateKeyPair();
        Key publicKey;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            /** 将文件中的公钥对象读出 */
            ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(PUBLIC_KEY_FILE));
            publicKey = (Key) ois.readObject();
        } catch (Exception e) {
            throw e;
        } finally {
            ois.close();
        }

        /** 得到Cipher对象来实现对源数据的RSA加密 */
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        byte[] b = source.getBytes();
        /** 执行加密操作 */
        byte[] b1 = cipher.doFinal(b);
        BASE64Encoder encoder = new BASE64Encoder();
        return encoder.encode(b1);
    }

    /**
     * 解密算法
     *
     * @param cryptograph 密文
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String decrypt(String cryptograph) throws Exception {
        Key privateKey;
        ObjectInputStream ois = null;
        try {
            /** 将文件中的私钥对象读出 */
            ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(PRIVATE_KEY_FILE));
            privateKey = (Key) ois.readObject();
        } catch (Exception e) {
            throw e;
        } finally {
            ois.close();
        }

        /** 得到Cipher对象对已用公钥加密的数据进行RSA解密 */
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        BASE64Decoder decoder = new BASE64Decoder();
        byte[] b1 = decoder.decodeBuffer(cryptograph);

        /** 执行解密操作 */
        byte[] b = cipher.doFinal(b1);
        return new String(b);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String source = "恭喜发财!";//要加密的字符串
        System.out.println("准备用公钥加密的字符串为：" + source);

        String cryptograph = encrypt(source);// 生成的密文
        System.out.print("用公钥加密后的结果为:" + cryptograph);
        System.out.println();

        String target = decrypt(cryptograph);// 解密密文
        System.out.println("用私钥解密后的字符串为：" + target);
        System.out.println();
    }
}