SpringBoot实现RAS+AES自动接口解密

一、讲个事故

接口安全老生常谈了

过年之前做了过一款飞机大战的H5小游戏，里面无限模式-需要保存用户的积分，因为使用的Body传参，参数是可见的，为了接口安全我，我和前端约定了传递参数是：用户无限模式的积分+“我们约定的一个数字”+用户id的和，在用Base64加密，请求到服务器我再解密，出用户无限模式的积分；如下：

{
    "integral": "MTExMTM0NzY5NQ==",
}

可是过年的时候，运营突然找我说无限模式积分排行榜分数不对：

这就很诡异了，第二名才一万多分，第一名就40多万分！！！！

一开始我以为是我解密有问题，反复看了好几变，可就两三行代码不可能有问题的！！！

没办法我去翻了好久的日志，才发现这个用户把我接口参数给改了。。。。

他把Base64接口参数改了

事已至此，我也不能怪用户，谁让我把人家想得太简单，接口安全也没到位

所以年后上班第一件是就是把接口加密的工作搞起来

目前常用的加密方式就对称性加密和非对称性加密，加密解密的操作的肯定是大家知道的，最重要的使用什么加密解密方式，制定什么样的加密策略；考虑到我技术水平和接口的速度，采用的是RAS非对称加密和AES对称加密一起用！！！！

二、RSA和AES基础知识

1、非对称加密和对称加密

非对称加密

非对称加密算法是一种密钥的保密方法。非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey:简称公钥）和私有密钥（privatekey:简称私钥）。公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。

对称加密

加密秘钥和解密秘钥是一样，当你的密钥被别人知道后，就没有秘密可言了

AES 是对称加密算法，优点：加密速度快；缺点：如果秘钥丢失，就容易解密密文，安全性相对比较差

RSA 是非对称加密算法 ，优点：安全；缺点：加密速度慢

2、RSA基础知识

RSA——非对称加密，会产生公钥和私钥，公钥在客户端，私钥在服务端。公钥用于加密，私钥用于解密。

大概的流程：

客户端向服务器发送消息：客户端用公钥加密信息，发送给服务端，服务端再用私钥机密

服务器向客户端发送消息：服务端用私钥加密信息，发送给客户端，客户端再用公钥机密

当然中间要保障密钥的安全，还有很多为了保障数据安全的操作，比如数字签名，证书签名等等，在这我们就先不说了；

RSA加密解密算法支持三种填充模式，

分别是ENCRYPTION_OAEP、ENCRYPTION_PKCS1、ENCRYPTION_NONE，RSA填充是为了和公钥等长。

ENCRYPTION_OAEP：最优非对称加密填充，是RSA加密和RSA解密最新最安全的推荐填充模式。
ENCRYPTION_PKCS1：随机填充数据模式，每次加密的结果都不一样，是RSA加密和RSA解密使用最为广泛的填充模式。
ENCRYPTION_NONE：不填充模式，是RSA加密和RSA解密使用较少的填充模式。

RSA 常用的加密填充模式

RSA/None/PKCS1Padding
RSA/ECB/PKCS1Padding

知识点：

Java 默认的 RSA 实现是 RSA/None/PKCS1Padding
在创建RSA秘钥对时，长度最好选择 2048的整数倍，长度为1024在已经不很安全了
一般由服务器创建秘钥对，私钥保存在服务器，公钥下发至客户端
DER是RSA密钥的二进制格式，PEM是DER转码为Base64的字符格式，由于DER是二进制格式，不便于阅读和理解。一般而言，密钥都是通过PEM的格式进行存储的

    /**
     * 生成密钥对
     * @param keyLength  密钥长度
     * @return KeyPair
     */
    public static KeyPair getKeyPair(int keyLength) {
        try {
            KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");   //默认:RSA/None/PKCS1Padding
            keyPairGenerator.initialize(keyLength);
            return keyPairGenerator.generateKeyPair();
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
            throw new RuntimeException("生成密钥对时遇到异常" +  e.getMessage());
        }
    }

    /**
     * 获取公钥
     */
    public static byte[] getPublicKey(KeyPair keyPair) {
        RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        return rsaPublicKey.getEncoded();
    }

    /**
     * 获取私钥
     */
    public static byte[] getPrivateKey(KeyPair keyPair) {
        RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        return rsaPrivateKey.getEncoded();
    }

3、AES基础知识

AES 简介 AES加密解密算法是一种可逆的对称加密算法，这类算法在加密和AES解密时使用相同的密钥，或是使用两个可以简单地相互推算的密钥，一般用于服务端对服务端之间对数据进行加密解密。它是一种为了替代原先DES、3DES而建立的高级加密标准（Advanced Encryption Standard）。作为可逆且对称的块加密，AES加密算法的速度比公钥加密等加密算法快很多，在很多场合都需要AES对称加密，但是要求加密端和解密端双方都使用相同的密钥是AES算法的主要缺点之一。

AES加密解密

AES加密需要：明文 + 密钥+ 偏移量（IV）+密码模式(算法/模式/填充) AES解密需要：密文 + 密钥+ 偏移量（IV）+密码模式(算法/模式/填充)

AES的算法模式一般为 AES/CBC/PKCS5Padding 或 AES/CBC/PKCS7Padding

AES常见的工作模式：

电码本模式(ECB)
密码分组链接模式(CBC)
计算器模式(CTR)
密码反馈模式(CFB)
输出反馈模式(OFB)

除了ECB无须设置初始化向量IV而不安全之外，其它AES工作模式都必须设置向量IV，其中GCM工作模式较为特殊。

AES填充模式

块密码只能对确定长度的数据块进行处理，而消息的长度通常是可变的，因此需要选择填充模式。

填充区别：在ECB、CBC工作模式下最后一块要在加密前进行填充，其它不用选择填充模式；
填充模式：AES支持的填充模式为PKCS7和NONE不填充。其中PKCS7标准是主流加密算法都遵循的数据填充算法。AES标准规定的区块长度为固定值128Bit，对应的字节长度为16位，这明显和PKCS5标准规定使用的固定值8位不符，虽然有些框架特殊处理后可以通用PKCS5，但是从长远和兼容性考虑，推荐PKCS7。

AES密钥KEY和初始化向量IV

初始化向量IV可以有效提升安全性，但是在实际的使用场景中，它不能像密钥KEY那样直接保存在配置文件或固定写死在代码中，一般正确的处理方式为：在加密端将IV设置为一个16位的随机值，然后和加密文本一起返给解密端即可。

密钥KEY：AES标准规定区块长度只有一个值，固定为128Bit，对应的字节为16位。AES算法规定密钥长度只有三个值，128Bit、192Bit、256Bit，对应的字节为16位、24位和32位，其中密钥KEY不能公开传输，用于加密解密数据；
初始化向量IV：该字段可以公开，用于将加密随机化。同样的明文被多次加密也会产生不同的密文，避免了较慢的重新产生密钥的过程，初始化向量与密钥相比有不同的安全性需求，因此IV通常无须保密。然而在大多数情况中，不应当在使用同一密钥的情况下两次使用同一个IV，一般推荐初始化向量IV为16位的随机值。

三、加密策略

RAS、AES加密解密的操作都是一样，如果有效的结合到一起才能达到更好的加密效果很重要；

上面说到：

AES 是对称加密算法，优点：加密速度快；缺点：如果秘钥丢失，就容易解密密文，安全性相对比较差

RSA 是非对称加密算法 ，优点：安全；缺点：加密速度慢

1、主要思路：

那么我们就结合2个加密算法的优点来操作：

1、因为接口传递的参数有多有少，当接口传递的参数过多时，使用RSA加密会导致加密速度慢，所以我们使用AES加密加密接口参数

2、因为AES的密钥key和偏移量VI都是固定的所以可以使用RSA加密

3、客户端将AES加密后的密文和RSA加密后的密文，传递给服务器即可。

2、涉及工具类：

util包下：

ActivityRSAUtilAES256UtilRequestDecryptionUtil

3、加密策略

4、交互方式

前端：

1、客户端随机生成2个16为的AES密钥和AES偏移量

2、使用AES加密算法加密真实传递参数，得到参数密文“asy”

3、将AES密钥、AES偏移量和当前时间戳，格式如下：

key：密钥
keyVI：偏移量
time：请求时间，用户判断是否重复请求

{
  "key":"0t7FtCDKofbEVpSZS",
  "keyVI":"0t7WESMofbEVpSZS",
  "time":211213232323323
}
//转成JSON字符串

4、AES信息密钥信息，再使用RSA公钥加密，得到AES密钥的密文“sym”

5、将“sym”和“asy”作为body参数，调用接口

后端：

1、在接口接收参数中，多增加2个字段接收加密后的“sym”和“asy” （名字可以自己定，能接收到就行）

2、使用RequestDecryptionUtil.getRequestDecryption（）方法解密，返回解密后的真实传递参数

四、服务器自动解密

因为不是每个接口都需求加密解密，我们可以自定义一个注解，将需要解密的接口上加一个这个注解，

1、自定义解密注解：@RequestRSA

import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;


@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface RequestRSA {
}

2、创建一个aop切片

1、AOP判断controller接收到请求是否带有@RequestRSA注解

2、如果带有注解，通过ProceedingJoinPoint类getArgs()方法获取请求的body参数，

3、将body参数，传为JSONObject类，获取到"asy"和"sym"属性，再调用RequestDecryptionUtil解密获取接口传递的真实参数

4、获取接口入参的类

5、将获取解密后的真实参数，封装到接口入参的类中

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import app.activity.common.interceptor.RequestRSA;
import app.activity.util.RequestDecryptionUtil;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;
import org.aspectj.lang.annotation.Around;
import org.aspectj.lang.annotation.Aspect;
import org.aspectj.lang.annotation.Pointcut;
import org.aspectj.lang.reflect.MethodSignature;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestBody;

import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Parameter;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Objects;

/**
 * @module
 * @author: qingxu.liu
 * @date: 2023-02-08 16:41
 * @copyright  请求验证RSA & AES  统一验证切面
 **/
@Aspect
@Component
@Order(2)
@Slf4j
public class RequestRSAAspect {

    /**
     * 1> 获取请求参数
     * 2> 获取被请求接口的入参类型
     * 3> 判断是否为get请求 是则跳过AES解密判断
     * 4> 请求参数解密->封装到接口的入参
     */

    @Pointcut("execution(public * app.activity.controller.*.*(..))")
    public void requestRAS() {
    }

    @Around("requestRAS()")
    public Object doAround(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        //=======AOP解密切面通知=======
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Method methods = methodSignature.getMethod();
        RequestRSA annotation = methods.getAnnotation(RequestRSA.class);
        if (Objects.nonNull(annotation)){
            //获取请求的body参数
            Object data = getParameter(methods, joinPoint.getArgs());
            String body = JSONObject.toJSONString(data);
            //获取asy和sym的值
            JSONObject jsonObject = JSONObject.parseObject(body);
            String asy = jsonObject.get("asy").toString();
            String sym = jsonObject.get("sym").toString();
            //调用RequestDecryptionUtil方法解密，获取解密后的真实参数
            JSONObject decryption = RequestDecryptionUtil.getRequestDecryption(sym, asy);
            //获取接口入参的类
            String typeName = joinPoint.getArgs()[0].getClass().getTypeName();
            System.out.println("参数值类型："+ typeName);
            Class aClass = joinPoint.getArgs()[0].getClass();
            //将获取解密后的真实参数，封装到接口入参的类中
            Object o = JSONObject.parseObject(decryption.toJSONString(), aClass);
            Object[] as = {o};
            return joinPoint.proceed(as);
        }
        return joinPoint.proceed();
    }

    /**
     * 根据方法和传入的参数获取请求参数 获取的是接口的入参
     */
    private Object getParameter(Method method, Object[] args) {
        List