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web api接口加密常见方式

web api接口加密常见方式

Posted by Hzy on April 8, 2020

今天先了解常见的api加密方式。

1.什么是aes加密？

1.1：简介：

aes是一种常见的对称加密算法。对称加密是可逆的，双方通过秘钥进行加解密，因此秘钥的不被泄漏很关键。

1.2：秘钥长度：

aes加密有三种秘钥长度，128，192，256，aes256安全性最高，aes128性能最高。

1.3：加密原理过程：
  • 1.首先把明文拆成一个一个独立的明文块，长度为128bit。
  • 2.对长度不足128bit的明文块进行填充。填充的方式有好几种：
    • 1.不填充，但明文需要是16字节的倍数
    • 2.对于少于16个字节的明文块，补足相应的数量的字节。
    • 3.接下来就是对明文进行加密的过程，aes提供了5种工作模式。

      这里就简单的介绍一下有哪些模式：

      • 3.1.1：ECB模式（默认）电码本模式
      • 3.1.2：CBC模式 密码分组链接模式
      • 3.1.3：CTR模式 计数器模式
      • 3.1.4：CFB模式 密码反馈模式
      • 3.1.5：OFB模式 输出反馈模式

2.什么是RSA加密?

2.1 简介

RSA加密是一种非对称加密,由三位数学家 Rivest、Shamir 和 Adleman的名字开头命名，RSA算法基于一个很简单的事实，将两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却很苦难。因此我们可以将乘积公开作为加密秘钥的一部分。

2.2 RSA秘钥对的生成过程
  • 1.任意选择两个大的素数，p和q,计算出n=p*q,n的位数越长，越难破解。
  • 2.计算n的欧拉数，其实就是计算在小于n的数中，与其互相为质数的个数φ(n)，记为m。
  • 3.接下来我们需要随机选择加密秘钥指数e，e需要满足1<e<m,没有就是在m和1的之间，同时e需要与m互质。
  • 4.接下来就是求解对应的解密函数d,通过扩展欧几里得算法可以获得一个唯一整数解d。具体的算法有时间在去补补，现在就当做是一个黑盒子把。
  • 5.销毁p和q,生成的(n,d)就是私钥，(n,e)就是公钥，妥善保管好私钥，可以将公钥发送给需要的人。
2.3.模拟加解密生成密文

截取自文章一文搞懂 RSA 算法

比如甲向乙发送汉字“中”，就要使用乙的公钥加密汉字 “中”， 以 utf-8 方式编码为 [e4 b8 ad]，转为 10 进制为 [228,184,173]。要想使用公钥（n，e) = (4757 , 101)加密，要求被加密的数字必须小于 n，被加密的数字必须是整数，字符串可以取 ascii 值或unicode值，因此将“中”字折为三个字节 [228,184,173]，分别对三个字节加密。 假设 a 为明文，b 为密文，则按下列公式计算出 b

a^e % n = b 计算 [228,184,173]的密文：

  • 228^101 % 4757 = 4296
  • 184^101 % 4757 = 2458
  • 173^101 % 4757 = 3263

即 [228,184,173]加密后得到密文 [4296，2458，3263] ，如果没有私钥 d ,神仙也无法从 [4296，2458，3263]中恢复 [228,184,173]。

解密生成明文。

乙收到密文 [4296，2458，3263]，并用自己的私钥（n，d) = (4757 ，1601) 解密。解密公式如下： 假设 a 为明文，b 为密文，则按下列公式计算出 a

a^d % n = b

密文 [4296，2458，3263]的明文如下：

  • 4296^1601% 4757 = 228
  • 2458^1601% 4757 = 184
  • 3263^1601% 4757 = 173

即密文 [4296，2458，3263] 解密后得到 [228,184,173] 将[228,184,173] 再按 utf-8 解码为汉字 “中”，至此解密完毕。

2.4. RSA加密需要了解解决的一些问题。
  1. 将模幂运算转化为模乘运算，因为模幂运算运算对计算机效率太低了。我们可以通过(a*b)%n=(a%n * b%n)%n特性来解决。
  2. 转化为模乘运算后还可以进一步提高费时的取模运算，这里可以尝试了解下蒙哥马利算法。
  3. RSA算法，需要两个很大的素数，那如何才能获得两个很大的素数呢？通常是随机生成一个大数作为疑似素数，再来校验这个素数是否为真的素数,这里可以了解下米勒-拉宾算法。

3. md5摘要算法

3.1 简介

MD5消息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。MD5由美国密码学家罗纳德·李维斯特（Ronald Linn Rivest）设计，于1992年公开，用以取代MD4算法。

3.2 特点
  1. 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
  2. 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
  3. 抗修改性：对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的MD5值都有很大区别。
  4. 强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）是非常困难的。
3.3 简单说下算法原理
  1. 对长度进行填充，使其满足对512的余数结果等于448，最终长度会扩展成N*512+448。填充的方式是一个1和n个0。
  2. 装入标准的幻数中去，每一组512位。
    • A = 0x67452301UL
    • B = 0xEFCDAB89UL
    • C = 0x98BADCFEUL
    • D = 0x10325476UL

3.将每一组再划分为16个32位的子分组，在对子分组使用线性函数进行四轮循环运算，最终可以获得4个32位分组的128散列值。

3.4 常用的场景
  1. 对数据进行一致性的验证。
  2. 进行数字签名，防止篡改。
  3. 系统密码登录认证，可以在不知道明文的情况，判断用户登录的合法性。

4. 常见的api加密方式

4.1 md5效验值形式

设置一个sign参数，这个参数是一个MD5值，其原文是其他请求参数和盐的组合，同时可以在加入一个时间戳参数。

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int id = 10000; // 假设请求的参数为 id ，假设为 10000
int tm = System.currentTimeMillis() / 1000;
String sign = md5(id + tm + "salt"); // md5 是实现取 md5 值（32 字节的 Hex 文本）的函数，salt 是加密盐，建议修改长一点。
String api = "https://www.xxx.com/api?id=" + id + "&tm=" + tm + "&sign=" + sign;
// 请求 API
4.2 加密字符串的形式

用对称或者非对称加密算法对参数进行加密，加密后的参数作为验证参数。服务器接收到请求后，判断验证参数的合法性。

4.3 非对称加密+对称加密，参考Oauth2
  1. 服务器端生成公钥和私钥，私钥自己保留，公钥发送给需要的客户端。
  2. 客户端生成aes 秘钥，然后用公钥加密此秘钥。
  3. 服务端接受到后，用私钥进行解密，获得aes key 。
  4. 至此，非对称加密就结束了，至此客户端，服务器都获得了aeskey，接下来就换成用aes key对称加密数据。
  5. 客户端 用aes 加密数据,发送到服务端。
  6. 服务端通过aes解密数据，获得参数，进行判断验证。

重复6,7形式。

参考文章：

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