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一个基于 Java 接口参数加密框架，让接口参数加密变得简单、优雅！

时间：2024-08-13 17:54:53浏览次数：13  
标签：公钥 私钥 解密 接口 参数 key 加密 客户端

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SecurityApi v1.0.1

一个基于 Java 接口参数加密框架，让接口参数加密变得简单、优雅！

文章目录

一、SecurityApi 介绍

SecurityApi 是一个基于 Java 接口参数加密框架，可以让请求参数解密，响应参数加密，目前支持AES、RSA加密模式，RSA采用分段加密的方式。

核心功能示例：

在这里插入图片描述

无感接收明文数据，并且可以使用 @Validated 校验参数，响应数据无需额外操作，自动加密返回。

在这里插入图片描述

二、SecurityApi 依赖

<dependencies>
    <!-- SpringBoot2.x 依赖 -->
    <!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.github.chenhanhui/security-api-spring-boot-starter -->
    <dependency>
        <groupId>io.github.chenhanhui</groupId>
        <artifactId>security-api-spring-boot-starter</artifactId>
        <version>1.0.1</version>
    </dependency>

    <!-- SpringBoot3.x 依赖 -->
    <!-- https://mvnrepository.com/artifact/io.github.chenhanhui/security-api-spring-boot3-starter -->
    <dependency>
        <groupId>io.github.chenhanhui</groupId>
        <artifactId>security-api-spring-boot3-starter</artifactId>
        <version>1.0.1</version>
    </dependency>
</dependencies>

三、使用

1. RSA加密（非对称加密）

1.1 简单示例

在启动类中添加 @EnableSecurityParameter 注解启动 SecurityApi 功能：

@SpringBootApplication
@EnableSecurityParameter
public class SecurityApiApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SecurityApiApplication.class, args);
    }

}

如果使用RSA加密，需要在 application.yml 添加以下代码：

security:
  encrypt:
    mode: rsa
    rsa:
      private-key: 'MIIEvAIBADAN...PIUg=='
      client-public-key: 'MIIBIjAN...37zAEwIDAQAB'

注意：private-key 是服务器私钥，client-public-key 是客户端公钥，默认为 2048 位。

密钥是有两对，服务器公钥和私钥，客户端公钥和私钥。

公钥双方都会有（包括对方的），私钥只有自己拥有自己的，不会服务器有客户端私钥，或者客户端有服务器私钥。

  1. 当客户端向服务器发送数据请求时：

客户端用服务器的公钥进行数据加密，用客户端的私钥进行签名。

  1. 服务器接收数据后：

服务器用客户端的公钥进行验签，用服务器私钥进行数据的解密。

  1. 当服务器响应客户端数据结果时：

服务器是用客户端的公钥进行数据加密，用服务器私钥进行签名。

  1. 客户端接收数据后：

客户端就用服务器公钥进行验签，用客户端的私钥进行解密。

这一切不需要开发者关心，SecurityApi 框架已经帮你做好了。

1.2 生成RSA密钥

我们只需使用以下代码生成 RSA 公钥和私钥，需要生成两对，分别是客户端公钥和私钥，服务器公钥和私钥：

import com.chh.util.RSAUtils;
import java.util.Map;

public class RSAGenerate {

    public static void main(String[] args) {
        int bits = 2048;
        Map<String, String> keyMap = RSAUtils.generateKeyPair(bits);
        String publicKeyStr = keyMap.get("publicKey");
        String privateKeyStr = keyMap.get("privateKey");
        System.out.println("=======================================");
        System.out.println("bits：" + bits);
        System.out.println("publicKey：" + publicKeyStr);
        System.out.println("privateKey：" + privateKeyStr);
        System.out.println("=======================================");
    }

}

在 SecurityApi 中，一行代码解决参数解密加密，只需在类或者方法上添加 @SecurityParameter 注解, 如下：

@RestController
@RequestMapping("/author")
@SecurityParameter
public class AuthorController implements SecurityBuilder {
    
    /**
     * 请求解密，响应加密
     *
     * @param author Author对象
     * @return 返回加密后的数据 ResponseBody<SecurityResult>格式
     */
    @PostMapping("/inDecodeOutEncode")
    public ResponseEntity<SecurityResult> inDecodeOutEncode(@RequestBody @Validated Author author) {
        author.setUrl("https://blog.csdn.net/xiaohuihui1400");
        return success(author);
    }
    
}

1.3 加签名说明

「第一个场景」B要给A传递一条加密消息

RSA的加密过程如下：

A生成一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开，A自己保留。公钥为公开的，任何人可以获取。

A传递自己的公钥给B，B用A的公钥对消息进行加密。

A接收到B加密的消息，利用A自己的私钥对消息进行解密。

「第二个场景」B要给A传递一条加密消息，A验证B发的加密消息没有被篡改

RSA签名的过程如下：

A生成一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开，A自己保留。公钥为公开的，任何人可以获取。

B生成一对密钥（公钥和私钥），私钥不公开，B自己保留。公钥为公开的，任何人可以获取。

A传递自己的公钥给B，B传递自己的公钥给A。

B用A的公钥对消息进行加密，再用自己的私钥对加密消息加签，形成签名，并将加签的消息和加密消息本身一起传递给A。

A收到消息后，获取B的公钥进行验签，如果验签出来的内容与消息本身一致，证明消息是B回复的。

A再用自己的私钥对加密消息解密。

综合两个场景你会发现，第一个场景主要用于防止用户抓包，虽然被截获的消息没有泄露，但是可以利用截获的公钥，将假指令进行加密，然后传递给A。

第二个场景同时使用加密和签名，A和B都有一套自己的公钥和私钥，当A要给B发送消息时，先用B的公钥对消息加密，再对加密的消息使用A的私钥加签名，达到既不泄露也不被篡改，更能保证消息的安全性。

开启和关闭RSA签名，需要在 application.yml 修改 security.encrypt.rsa.sign 的值：

security:
  encrypt:
    mode: rsa
    rsa:
      private-key: 'MIIEvAIBADAN...PIUg=='
      client-public-key: 'MIIBIjAN...37zAEwIDAQAB'
      sign: true # 默认开启签名

1.4 密钥传递说明

在前后端通信过程中，实现双向加密通常采用HTTPS协议来保证数据传输的安全性。HTTPS协议基于SSL/TLS协议，能够确保数据在传输过程中的加密，从而保护数据不被第三方窃取或篡改。在这种情况下，公钥的传递通常是通过SSL/TLS握手过程自动完成的，不需要开发者手动干预。

然而，如果你的场景是指在应用层面上，前后端之间需要实现额外的加密通信（例如，使用RSA加密算法），并且你想要手动控制公钥的传递过程，那么可以考虑以下几种方式：

  1. 通过HTTPS安全通道传递公钥：即使是应用层面的加密，也强烈建议在HTTPS协议的基础上进行。在建立了安全的通信通道后，可以将公钥以普通数据的形式发送给客户端。这种方式的优点是实现简单，缺点是每次会话都需要传递公钥。

  2. 公钥嵌入到客户端：在客户端（如Web前端或移动应用）发布时，可以将公钥直接嵌入到客户端代码或配置中。这样，客户端在需要加密数据时，可以直接使用嵌入的公钥进行加密。这种方式的优点是减少了公钥传递的次数，提高了效率，但缺点是更新公钥时需要更新客户端。

  3. 通过API接口动态获取公钥：后端提供一个API接口，用于动态获取公钥。客户端在需要进行加密通信之前，先调用这个API获取公钥。这种方式相比直接嵌入公钥，更加灵活，便于公钥的更新和管理，但会增加一次网络请求。

  4. 使用证书：类似于HTTPS使用的机制，可以为后端服务创建一个证书，并将公钥包含在证书中。客户端通过验证证书的合法性来获取公钥。这种方式增加了安全性，但实现起来相对复杂。

无论采用哪种方式，都需要确保公钥的传递和存储过程安全，避免公钥在传递过程中被截获或在客户端被篡改。同时，还需要注意公钥的更新和管理策略，确保加密机制的安全性和可靠性。

在 SecurityApi 框架中，主要使用以上第二种方式，并且保留了公钥的传递方式，例如服务端始终只有一对密钥，而每个不同的用户都有自己的密钥，那么服务端需要获取用户的公钥才能完成加密，在application.yml 中将 client-public-key 的删除：

security:
  encrypt:
    mode: rsa
    rsa:
      private-key: 'MIIEvAIBADAN...PIUg=='

在 Controller 中，通过查询数据库、缓存或者客户端传递的公钥在 @ModelAttribute 注解的方法中进行填充： request.setAttribute(SecurityConstant.CLIENT_PUBLIC_KEY, clientPublicKey)，如下所示：

@RestController
@RequestMapping("/author")
public class AuthorController implements SecurityBuilder {

    @ModelAttribute
    public void addAttributes(HttpServletRequest request) {
        String clientPublicKey = "MIIBIjAN...37zAEwIDAQAB";
        request.setAttribute(SecurityConstant.CLIENT_PUBLIC_KEY, clientPublicKey);
    }

    /**
     * 请求解密，响应加密
     *
     * @param author Author对象
     * @return 返回加密后的数据 ResponseBody<SecurityResult>格式
     */
    @PostMapping("/inDecodeOutEncode")
    @SecurityParameter
    public ResponseEntity<SecurityResult> inDecodeOutEncode(@RequestBody @Validated Author author) {
        author.setUrl("https://blog.csdn.net/xiaohuihui1400");
        return success(author);
    }

}

1.5 分段加密

RSA密钥位数默认 2048 位，若使用 1024 位密钥，需要修改 key-size，SecurityApi 框架会自动根据该值进行分段加密，分段数据使用 ; 分割。

security:
  encrypt:
    mode: rsa
    rsa:
      private-key: 'MIIEvAIBADAN...PIUg=='
      client-public-key: 'MIIBIjAN...37zAEwIDAQAB'
      key-size: 1024 # 未填写默认RSA密钥位数2048

2. AES加密（对称加密）

2.1 生成AES秘钥、偏移量

import com.chh.util.AESUtils;

public class AESGenerate {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int bit = 256;
        String key = AESUtils.generateKey(bit);
        String iv = AESUtils.generateIv();
        System.out.println("AES Key: " + key);
        System.out.println("AES Iv: " + iv);
        System.out.println("'123456' encrypt: " + AESUtils.encrypt("123456", key, iv));
        System.out.println("'123456' encrypt not iv: " + AESUtils.encrypt("123456", key));
    }

}

使用AES加密，需要在 application.yml 添加以下代码：

security:
  encrypt:
    mode: AES
    aes:
      key: 'dBV5Awv8Ji6kIE/QledA1+MHnF3up8ur'
      iv: 'kYw1hVScyQOV2LO/'

iv 表示偏移量，可以使加密更加安全可靠，不易破解，如果不需要 iv 的可以将其属性删除。

3. 全局和局部解密、加密、日志打印控制

在 application.yml 可以控制全局请求参数解密、响应参数加密、解密加密日志打印：

security:
  encrypt:
    in-decode: true    # 默认请求参数解密
    out-encode: true   # 默认响应参数加密
    show-log: true     # 默认打印请求参数、响应参数解密加密前后的数据

控制局部需要在 @SecurityParameter 注解中设置参数，如下：

@SecurityParameter(inDecode = false, outEncode = false, showLog = false)

@SecurityParameter 注解可以加在类上或者方法上，方法的优先级更高。

4. 全局和局部解密前、签名、解密后数据缓存控制

在 application.yml 可以控制全局解密前、签名、解密后数据缓存：

security:
  encrypt:
    cache-data: true   # 默认缓存请求加密、签名数据，以及解密之后的数据到 request

控制局部需要在 @SecurityParameter 注解中设置参数，如下：

@SecurityParameter(cacheData = false)

关闭了数据缓存，未关闭日志打印，结果如下所示：

缓存数据

四、常见问题

1. 为什么未填写密钥而会自动加密？

在启动类中添加 @EnableSecurityParameter 注解启动加密功能之后，SecurityApi 框架会自动帮我们做初始化，如果未填写服务端私钥，会生成随机密钥并自动填充。

在这里插入图片描述

2. 异常：Data must not be longer than 117 bytes

security.encrypt.rsa.key-size 的值默认为 2048，当密钥的位数不等于（小于）该值，则会抛出异常，表示分段加密失败，将 security.encrypt.rsa.key-size 的值修改成和密钥位数一致即可。

在这里插入图片描述

3. 异常：Bad signature length: got 255 but was expecting 256

该异常非 SecurityApi 框架原因，而是前端使用了 jsencrypt 3.3.2 依赖，jsencrypt 的签名存在Bug，导致签名结果偶现异常，所以 SecurityApi 框架验签失败。

签名有时错误的原因：https://github.com/travist/jsencrypt/pull/280

五、代码托管

六、交流群

QQ交流群：982597743 点击加入

加入群聊的好处：

  • 第一时间收到框架更新通知
  • 第一时间收到框架 bug 通知

标签：公钥,私钥,解密,接口,参数,key,加密,客户端
From： https://blog.csdn.net/xiaohuihui1400/article/details/140759490

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