【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）

淩亂°似流年 2023-02-21 04:45 138阅读 0赞

## 1.1 为什么要对API接口进行加密？ ##

![在这里插入图片描述][20200628151309423.png]  
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。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTk5MDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
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：  
![在这里插入图片描述][20200628151331279.png]

#### 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：

![在这里插入图片描述][20200628151433306.png]

## 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`。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTk5MDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

### 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。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTk5MDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### 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 * <pre> * 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：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTk5MDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

[20200628151309423.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200628151309423.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTk5MDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200628151516500.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTk5MDE2,size_16,color_FFFFFF,t_70