[置顶] RSA加密

之前一直没关注过web应用登录密码加密的问题，这两天用appscan扫描应用，最严重的问题就是这个了，提示我明文发送密码。这个的确很不安全，以前也大概想过，但是没有具体研究过，都不了了之，这次借这个机会，终于搞定了这个问题。

首先，有不少帖子说在客户端用js对密码进行md5摘要，然后提交给登录处理的url。这种做法无非是自欺欺人，就算别人抓包抓不到你原始密码，用这个md5后的密码一样可以模拟登录系统，无非稍微安全了一点点，也就是直接通过登录页没法直接输入用户名密码来登录，但是人家的手段你知道有啥呢？用程序模拟登陆也不是什么太难的事情。

https当然也是个选择，但是对于一般应用来说，还需要生成密钥之类的，还需要拿去给那些认证机构签名，麻烦不说，银子是必须的。如果说让用户安装证书，应用系统还可以，网站就不太现实了，毕竟不是所有用户都有那么高的计算机操作水平，就算有，人家一用感觉这么麻烦，也不见得去操作。

这次专心搜索了1个小时，还是觉得非对称加密比较靠谱，有一些RSA加密的文章值得借鉴。这里向这些文章作者致敬，我参考可不只一篇文章，因为问题多多的。废话到此结束，说说我的处理方式吧。

加密解密的流程：

 a)在login.jsp中，加入一段java代码，生成公钥和私钥，私钥对象保存在session中；公钥中，我把Exponent, modulus放到request的attribute中，并在页面上输出给js加密函数，用于密码加密。使用security.js的功能加密

 var key = new RSAUtils.getKeyPair("${publicKeyExponent}", "", "${publicKeyModulus}");

        var reversedPwd = password.split("").reverse().join("");//js里面是反序的字符串，不知道为啥
        var encrypedPwd = RSAUtils.encryptedString(key,reversedPwd);

b)在点击提交按钮时，调用登陆js函数。这个函数是用ajax方式将用户名，密码提交给登陆处理url的。在提交之前，先利用a步骤中的公钥Exponent,和modulus，对密码进行加密，然后再发送给服务器端。

c)在登陆处理url中，(我是login.action)，从session中取得私钥对象，对密码进行解密。随后的步骤都一样了，到库里去查询之类的，不细说了。

下面说说我处理的步骤和遇到的主要问题。

1.只能使用RSA这种非对称加密，才能让密码破解成为仅仅“理论上”的可能。所以决定使用这种加密方式。

2.寻找合适的客户端javascript加密代码。这个我是不太懂了，只能去找。最后找到了security.js。网上有些文章用的3个文件，BigInt.js,RSA.js还有个啥来着，Barrett.js这3个来实现，开始我用了。但是和服务端配合不了（我自己的问题），结果后来找到这个security.js，实际上是把这个3个js都封装到1个里面了，而且最后修改时间是2010年，比较新，就用这个吧。那3个js文件应该也是能用的。

3.在服务器端生成公钥和私钥，这个本来想对简单，代码可参考的很多。但是我遇到的问题不少，解密的时候总是出错。

   问题一：在login.jsp中，公钥的Exponent,和modulus输出格式问题

       开始总是什么：长度过大，必须以0开始之类的异常。我想到很可能是js加密和纯java加密那些地方不同导致的。后来发现，原来是我公钥的Exponent,和modulus输出直接用的toString()方法，实际上应该用toString(16)，用16进制输出，因为在security.js中，那个

RSAUtils.getKeyPair(publicKeyExponent, "", ${publicKeyModulus);方法内部，明显是从16进制进行转换的。改完后应该是这样：

     

 String publicKeyExponent = publicKey.getPublicExponent().toString(16);//16进制
     String publicKeyModulus = publicKey.getModulus().toString(16);//16进制
     request.setAttribute("publicKeyExponent", publicKeyExponent);
     request.setAttribute("publicKeyModulus", publicKeyModulus);

 问题二：有个什么Padding之类的异常，是RSA算法中前面补齐的问题，原因时js和java默认的RSA算法不一致。

     经过分析，用RSA其他的provider可以解决此问题，于是在生成密码对的代码中，使用了

  

 KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());

这个的补齐方式和js的就一致了。

问题三：provider的认证问题

  刚用上，感觉能通过了，但是马上就是一个异常：jce cannot authenticate the provider bc。意思好理解，就是没经过认证。怎么让他通过呢，结果我在运行应用服务器的javahome\jre\lib\security\java.security文件中添加了如下代码：

 security.provider.11=org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider

11是序号，顺着它原来的加就可以了。
感觉上ok了，启动一下看看，还是那个问题。这个问题是我在jboss-eap-6.2上出现的。其他的应用服务器可能比较简单些（比如直接放到服务器的lib下）。

于是查jboss的资料，终于找到了，说是在jboss中，不能让这个provider的jar包在应用的lib下，需要使用全局的jar包。如果使用maven，那必须让这个包的scope是provided；（反正别让BouncyCastle这个jar包打入到war里面就可以）。需要在eap6.2下进行配置：

在jboss_home/modules下建立目录org\bouncycastle\main，在main目录中，放入bcprov-jdk16-1.46.jar，并加入module的配置文件module.xml,内容如下：

 

 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
 <module xmlns="urn:jboss:module:1.1" name="org.bouncycastle">
     <resources>
         <resource-root path="bcprov-jdk16-1.46.jar"/>
     </resources>
     <dependencies>
         <module name="javax.api" slot="main" export="true"/>
     </dependencies>
 </module>

还需要在web应用的META-INF\MANIFEST.MF中加入Dependencies: org.bouncycastle

我是maven工程，需要配置pom：

 <plugin>
             <artifactId>maven-war-plugin</artifactId>
             <version>${version.war.plugin}</version>
             <configuration>
                <!-- Java EE 6 doesn't require web.xml, Maven needs to catch up! -->
                <failOnMissingWebXml>true</failOnMissingWebXml>
                <version>3.0</version>
                <archive>
                     <manifestEntries>
                     <Dependencies>org.bouncycastle</Dependencies>
                     </manifestEntries>
                 </archive>
             </configuration>

          </plugin>

主要是archive节点的配置，这样打包后MANIFEST.MF的内容就会变了

不能传附件可咋整呢？贴代码吧：

login.jsp

 <script src="js/lib/security.js" type="text/javascript"></script>
 <script type="text/javascript">
     <%
         HashMap<String, Object> map = RSAUtils.getKeys();
         //生成公钥和私钥
         RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
         RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");

         session.setAttribute("privateKey", privateKey);//私钥保存在session中，用于解密

         //公钥信息保存在页面，用于加密
         String publicKeyExponent = publicKey.getPublicExponent().toString(16);
         String publicKeyModulus = publicKey.getModulus().toString(16);
         request.setAttribute("publicKeyExponent", publicKeyExponent);
         request.setAttribute("publicKeyModulus", publicKeyModulus);
     %>
     function login() {
        //登录
        var username = $("#txtUsername").val();
        var password = $("#txtPassword").val();
        var randCode = $("#txtRandCode").val();
        var rememberMeObj = document.getElementById("cbRememberMe");
        var rem = rememberMeObj.checked ? "1" : "";


        RSAUtils.setMaxDigits(200);
        //setMaxDigits(256);
        var key = new RSAUtils.getKeyPair("${publicKeyExponent}", "", "${publicKeyModulus}");

        var encrypedPwd = RSAUtils.encryptedString(key,password);
        $.post("login.action", { username: username, password: encrypedPwd, randcode: randCode, rememberme: rem }, function (jsonData) {
            //请求完成
            //如果为true，证明该用户已经下载过，显示已下载提示，否则直接下载
            if (jsonData.success == true) {
                //登录成功
                window.location.href = 'index.jsp';
            } else {
                //提示错误信息divErrors
                var ettText = "";
                if (username == "") {
                    ettText="用户名不能为空";
                }
                else if (password == "") {
                    ettText="密码不能为空";
                }
                else if (randCode == "") {
                    ettText="验证码不能为空";
                }
                else {
                    ettText=jsonData.msg;
                }
                alert(ettText);
            }
        });
     }</script>

login.action

 RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey)request.getSession().getAttribute("privateKey");
 String descrypedPwd = RSAUtils.decryptByPrivateKey(password, privateKey); //解密后的密码,password是提交过来的密码

RSAUtils.java

 package com.myapp.util;
 import java.math.BigInteger;
 import java.security.KeyFactory;
 import java.security.KeyPair;
 import java.security.KeyPairGenerator;
 import java.security.NoSuchAlgorithmException;
 import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
 import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
 import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
 import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
 import java.util.HashMap;
 import javax.crypto.Cipher;

 public class RSAUtils {
     /**
      * 生成公钥和私钥
      * @throws NoSuchAlgorithmException
      *
      */
     public static HashMap<String, Object> getKeys() throws NoSuchAlgorithmException{
         HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
         KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
         keyPairGen.initialize(1024);
         KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
         RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
         RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
         map.put("public", publicKey);
         map.put("private", privateKey);
         return map;
     }
     /**
      * 使用模和指数生成RSA公钥
      *
      *
      * @param modulus
      *            模
      * @param exponent
      *            指数
      * @return
      */
     public static RSAPublicKey getPublicKey(String modulus, String exponent) {
         try {
             BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
             BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
             KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
             RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(b1, b2);
             return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
             return null;
         }
     }

     /**
      * 使用模和指数生成RSA私钥

      * /None/NoPadding】
      *
      * @param modulus
      *            模
      * @param exponent
      *            指数
      * @return
      */
     public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String modulus, String exponent) {
         try {
             BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
             BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
             KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
             RSAPrivateKeySpec keySpec = new RSAPrivateKeySpec(b1, b2);
             return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
             return null;
         }
     }

     /**
      * 公钥加密
      *
      * @param data
      * @param publicKey
      * @return
      * @throws Exception
      */
     public static String encryptByPublicKey(String data, RSAPublicKey publicKey)
             throws Exception {
         Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
         cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
         // 模长
         int key_len = publicKey.getModulus().bitLength() / 8;
         // 加密数据长度 <= 模长-11
         String[] datas = splitString(data, key_len - 11);
         String mi = "";
         //如果明文长度大于模长-11则要分组加密
         for (String s : datas) {
             mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
         }
         return mi;
     }

     /**
      * 私钥解密
      *
      * @param data
      * @param privateKey
      * @return
      * @throws Exception
      */
     public static String decryptByPrivateKey(String data, RSAPrivateKey privateKey)
             throws Exception {
         Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
         cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
         //模长
         int key_len = privateKey.getModulus().bitLength() / 8;
         byte[] bytes = data.getBytes();
         byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
         //System.err.println(bcd.length);
         //如果密文长度大于模长则要分组解密
         String ming = "";
         byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
         for(byte[] arr : arrays){
             ming += new String(cipher.doFinal(arr));
         }
         return ming;
     }
     /**
      * ASCII码转BCD码
      *
      */
     public static byte[] ASCII_To_BCD(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] = asc_to_bcd(ascii[j++]);
             bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : asc_to_bcd(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
         }
         return bcd;
     }
     public static byte asc_to_bcd(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;
     }
     /**
      * BCD转字符串
      */
     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);
     }
     /**
      * 拆分字符串
      */
     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;
     }
     /**
      *拆分数组
      */
     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;
     }
     public static void main(String[] args) throws Exception{
         HashMap<String, Object> map = getKeys();
         //生成公钥和私钥
         RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
         RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");

         //模
         String modulus = publicKey.getModulus().toString();
         System.out.println("pubkey modulus="+modulus);
         //公钥指数
         String public_exponent = publicKey.getPublicExponent().toString();
         System.out.println("pubkey exponent="+public_exponent);
         //私钥指数
         String private_exponent = privateKey.getPrivateExponent().toString();
         System.out.println("private exponent="+private_exponent);
         //明文
         String ming = "111";
         //使用模和指数生成公钥和私钥
         RSAPublicKey pubKey = RSAUtils.getPublicKey(modulus, public_exponent);
         RSAPrivateKey priKey = RSAUtils.getPrivateKey(modulus, private_exponent);
         //加密后的密文
         String mi = RSAUtils.encryptByPublicKey(ming, pubKey);
         System.err.println("mi="+mi);
         //解密后的明文
         String ming2 = RSAUtils.decryptByPrivateKey(mi, priKey);
         System.err.println("ming2="+ming2);
     }
 }