【经验分享】-- API安全设计-接口安全加密传输（对称加密与非对称加密）
1.1 为什么要对API接口进行加密？
因为http协议是明文传输，它是不够安全的，比如进行get请求的时候，请求参数会直接附加在URL后边，即使是post请求其实也是不够安全的，如果用户连接了不安全的网络，这个时候黑客可能可以通过抓包工具直接获取请求信息，并且黑客可能对请求参数进行非法篡改，所以API接口加密就显得至关重要了！
1.2 常见的接口加密方式有哪些？
使用https协议（相比较与http协议，https协议加入了ssl证书，并且https是基于ssl的密文传输方式）、参数加密使用对称加密或非对称加密。
1.3 URL特殊字符转码
1.3.1 什么是URL特殊字符?使用这些字符在请求参数中会照成什么问题？
比如\、?、+、#等一些特殊字符都是URL特殊字符，当这些字符用在请求参数中，可能会导致后端获取到的请求参数与原始值不一致。
如上图中，请求参数userName是1+1,后端参数接收实际上为1 1(1空格1)。
1.3.2 在Java中如何实现URL特殊字符转码与解码？
在Java中要实现URL的转码特别简单，可以直接使用javax.net包中的,URLEncoder进行编码,使用URLDeCoder可以实现URL特殊编码的解码，当然也可以借助其他第三方的解码类库。
1.3.2.1 使用javax.net.URLEncoder进行URL特殊字符编码
@Test
public void urlEncoderTest(){
String userName="xiao+ming";
System.out.println("编码前："+userName);
try {
userName=URLEncoder.encode(userName,"utf-8");
System.out.println("编码后："+userName);
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace(); }
}
控制台输出结果：
1.3.2.2 使用javax.net.URLDecoder进行URL特殊字符解码
public void urlEncoderTest(){
String userName="xiao+ming";
System.out.println("编码前："+userName);
try {
userName=URLEncoder.encode(userName,"utf-8");
System.out.println("编码后："+userName);
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
userName= URLDecoder.decode(userName,"utf-8");
System.out.println("解码后："+userName);
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}
}
控制台打印结果：
1.4 什么是对称加密？
对称加密指的是，加密与解密的密钥是一致的，也就是说通过什么密钥进行加密就使用什么密钥解密，常见的对称加密算法有AES、DES。
1.4.1 对称加密的使用场景
服务端与服务端的通信可以采用对称加密，因为这种场景相对安全，不会将密钥保存在客户端所以其他人无法对数据进行解密，也就无法非法获取数据。
1.4.2 对称加密的缺点
不适合用于，客户端与服务器端交互的加密，因为他人可能通过反编译客户端源码的方式获取到加密密钥。
1.5 什么是非对称加密？
非对称加密，指的就是加密使用的密钥与解密使用的密钥是不一致的，也就是我们常说的公钥与私钥，非对称加密的典型算法是RSA。
1.5.1 通过工具类生成公钥和私钥
package com.muzili.demo.demo0628.util;
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.*;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
/**
* RSA加密，支持分片加密
*
* BCD码（Binary-Coded Decimal）亦称二进码十进数或二-十进制代码。
* 用4位二进制数来表示1位十进制数中的0~9这10个数码。
* 是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。
* 注：日常所说的BCD码大都是指8421BCD码形式
* @author muzili
*
*/
public class RSAUtil {
/** 指定加密算法为RSA */
private static String ALGORITHM = "RSA";
/** 指定key的大小 */
private static int KEYSIZE = 1024;
/** 指定公钥存放文件 */
private static String PUBLIC_KEY_FILE = "PublicKey.key";
/** 指定私钥存放文件 */
private static String PRIVATE_KEY_FILE = "PrivateKey.key";
public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
public static final String SIGNATURE_ALGORITHM = "MD5withRSA";
/**
* 生成密钥对
*/
public static void generateKeyPair() throws Exception {
if (getpublickey() == null || getprivatekey() == null) {
/** RSA算法要求有一个可信任的随机数源 */
SecureRandom sr = new SecureRandom();
/** 为RSA算法创建一个KeyPairGenerator对象 */
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHM);
/** 利用上面的随机数据源初始化这个KeyPairGenerator对象 */
kpg.initialize(KEYSIZE, sr);
/** 生成密匙对 */
KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();
/** 得到公钥 */
Key publicKey = kp.getPublic();
/** 得到私钥 */
Key privateKey = kp.getPrivate();
System.out.println("公钥："+encryptBASE64(publicKey.getEncoded()));
System.out.println("私钥："+encryptBASE64(privateKey.getEncoded()));
/** 用对象流将生成的密钥写入文件 */
ObjectOutputStream oos1 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(PUBLIC_KEY_FILE));
ObjectOutputStream oos2 = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(PRIVATE_KEY_FILE));
oos1.writeObject(publicKey);
oos2.writeObject(privateKey);
/** 清空缓存，关闭文件输出流 */
oos1.close();
oos2.close();
}
}
/**
* 产生签名
*
* @param data
* @param privateKey
* @return
* @throws Exception
*/
public static String sign(byte[] data, String privateKey) throws Exception {
// 解密由base64编码的私钥
byte[] keyBytes = decryptBASE64(privateKey);
// 构造PKCS8EncodedKeySpec对象
PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(keyBytes);
// KEY_ALGORITHM 指定的加密算法
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
// 取私钥对象
PrivateKey priKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
// 用私钥对信息生成数字签名
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
signature.initSign(priKey);
signature.update(data);
return encryptBASE64(signature.sign());
}
/**
* 验证签名
*
* @param data
* @param publicKey
* @param sign
* @return
* @throws Exception
*/
public static boolean verify(byte[] data, String publicKey, String sign) throws Exception {
// 解密由base64编码的公钥
byte[] keyBytes = decryptBASE64(publicKey);
// 构造X509EncodedKeySpec对象
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);
// KEY_ALGORITHM 指定的加密算法
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
// 取公钥对象
PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(keySpec);
Signature signature = Signature.getInstance(SIGNATURE_ALGORITHM);
signature.initVerify(pubKey);
signature.update(data);
// 验证签名是否有效
return signature.verify(decryptBASE64(sign));
}
/**
* BASE64解密
*
* @param key
* @return
* @throws Exception
*/
public static byte[] decryptBASE64(String key) throws Exception {
return (new BASE64Decoder()).decodeBuffer(key);
}
/**
* BASE64加密
*
* @param key
* @return
* @throws Exception
*/
public static String encryptBASE64(byte[] key) throws Exception {
return (new BASE64Encoder()).encodeBuffer(key);
}
/**
* 加密方法 source： 源数据
*/
public static String encrypt(String source) throws Exception {
generateKeyPair();
/** 将文件中的公钥对象读出 */
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(PUBLIC_KEY_FILE));
Key key = (Key) ois.readObject();
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, key);
int MaxBlockSize = KEYSIZE / 8;
int len = (MaxBlockSize - 11) / 8;
String[] datas = splitString(source, len);
StringBuffer mi = new StringBuffer();
for (String s : datas) {
mi.append(bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes())));
}
return mi.toString();
}
/**
* 字符串分片
*
* @param string
* 源字符串
* @param len
* 单片的长度（keysize/8）
* @return
*/
public static String[] splitString(String string, int len) {
int x = string.length() / len;
int y = string.length() % len;
int z = 0;
if (y != 0) {
z = 1;
}
String[] strings = new String[x + z];
String str = "";
for (int i = 0; i < x + z; i++) {
if (i == x + z - 1 && y != 0) {
str = string.substring(i * len, i * len + y);
} else {
str = string.substring(i * len, i * len + len);
}
strings[i] = str;
}
return strings;
}
/**
* bcd 转 Str
*
* @param bytes
* @return
*/
public static String bcd2Str(byte[] bytes) {
char temp[] = new char[bytes.length * 2], val;
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
val = (char) (((bytes[i] & 0xf0) >> 4) & 0x0f);
temp[i * 2] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
val = (char) (bytes[i] & 0x0f);
temp[i * 2 + 1] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
}
return new String(temp);
}
/**
* 解密
*
* @param cryptograph
* :密文
* @return 解密后的明文
* @throws Exception
*/
public static String decrypt(String cryptograph) throws Exception {
generateKeyPair();
/** 将文件中的私钥对象读出 */
@SuppressWarnings("resource")
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(PRIVATE_KEY_FILE));
Key key = (Key) ois.readObject();
/** 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, key);
int key_len = KEYSIZE / 8;
byte[] bytes = cryptograph.getBytes();
byte[] bcd = ASCII2BCD(bytes, bytes.length);
StringBuffer sBuffer = new StringBuffer();
byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
for (byte[] arr : arrays) {
sBuffer.append(new String(cipher.doFinal(arr)));
}
return sBuffer.toString();
}
/**
* ASCII 转 BCD
*
* @param ascii
* @param asc_len
* @return
*/
public static byte[] ASCII2BCD(byte[] ascii, int asc_len) {
byte[] bcd = new byte[asc_len / 2];
int j = 0;
for (int i = 0; i < (asc_len + 1) / 2; i++) {
bcd[i] = asc2bcd(ascii[j++]);
bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : asc2bcd(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
}
return bcd;
}
/**
* asc转bcd
*
* @param asc
* @return
*/
public static byte asc2bcd(byte asc) {
byte bcd;
if ((asc >= '0') && (asc <= '9'))
bcd = (byte) (asc - '0');
else if ((asc >= 'A') && (asc <= 'F'))
bcd = (byte) (asc - 'A' + 10);
else if ((asc >= 'a') && (asc <= 'f'))
bcd = (byte) (asc - 'a' + 10);
else
bcd = (byte) (asc - 48);
return bcd;
}
/**
* 字节数组分片
*
* @param data
* @param len
* @return
*/
public static byte[][] splitArray(byte[] data, int len) {
int x = data.length / len;
int y = data.length % len;
int z = 0;
if (y != 0) {
z = 1;
}
byte[][] arrays = new byte[x + z][];
byte[] arr;
for (int i = 0; i < x + z; i++) {
arr = new byte[len];
if (i == x + z - 1 && y != 0) {
System.arraycopy(data, i * len, arr, 0, y);
} else {
System.arraycopy(data, i * len, arr, 0, len);
}
arrays[i] = arr;
}
return arrays;
}
/** 将文件中的公钥对象读出 */
public static String getpublickey() {
try {
@SuppressWarnings("resource")
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(PUBLIC_KEY_FILE));
Key key = (Key) ois.readObject();
String publickey = encryptBASE64(key.getEncoded());
return publickey;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
/** 将文件中的私钥对象读出 */
public static String getprivatekey() {
try {
@SuppressWarnings("resource")
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(PRIVATE_KEY_FILE));
Key key = (Key) ois.readObject();
String privatekey = encryptBASE64(key.getEncoded());
return privatekey;
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
public static void main(String[] args) {
try {
generateKeyPair();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
try {
String s = encrypt("天天舞苑");
System.out.println("加密："+s);
System.out.println("解密："+decrypt(s));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
控制台打印：
