前言
最近維護公司APP應(yīng)用的登錄模塊，由于測試人員用Fiddler抓包工具抓取到了公司關(guān)于登錄時候的明文登錄信息。雖然使用的是HTTPS的方式進行http請求的，但還是被Fiddler抓到了明文內(nèi)容。因此，需要對之前未
加密的登錄信息進行加密。在網(wǎng)上搜到一篇關(guān)于AES+RSA加密方案的文章，如下面鏈接所示，按照該方案成功解決了加密問題，在這里記錄一下。
首先來看看未加密時，通過Fiddler抓包獲取的明文信息如圖1所示：未加密的抓包截圖
圖1 未加密時候，F(xiàn)iddler抓包獲取的請求體
圖2 未加密時候，F(xiàn)iddler抓包獲取的請求頭
通過圖1可以明顯地看到所有的http請求信息都是透明的。如果真的有有心人去盜竊用戶的信息的話，會造成多大的損失。<喎?"http://www.2cto.com/kf/ware/vc/" target="_blank" class="keylink">vcD4NCjxoMiBpZD0="加密之后的抓包截圖">加密之后的抓包截圖 圖4 加密之后，F(xiàn)iddler抓包獲取的請求體
圖5 加密之后，F(xiàn)iddler抓包獲取的請求頭
通過圖4，可以看到所有的請求體都通過AES加密后，再使用Base64進行編解碼轉(zhuǎn)換后的請求體，即使是被有心人去竊取了，也很難在有效的時間內(nèi)進行破解。
首先來看一張圖，來看看實現(xiàn)該需求用到的幾個常用的加解密名詞
圖6 加解密常用名詞
基本需求及概念
隨著Internet網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，信息安全問題日益突出，以數(shù)據(jù)加密技術(shù)為核心的信息安全技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。目前的數(shù)據(jù)加密技術(shù)根據(jù)加密密鑰類型可分私鑰加密（對稱加密）系統(tǒng)和公鑰加密（非對稱加密）系統(tǒng)。
對稱加密算法是較傳統(tǒng)的加密體制，通信雙方在加/解密過程中使用他們共享的單一密鑰，鑒于其算法簡單和加密速度快的優(yōu)點，目前仍然是主流的密碼體制之一。最常用的對稱密碼算法是數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）算法，但是由于DES密鑰長度較短，已經(jīng)不適合當(dāng)今分布式開放網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)加密安全性的要求。最后，一種新的基于Rijndael算法對稱高級數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)AES取代了數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES。非對稱加密由于加/解密鑰不同（公鑰加密，私鑰解密），密鑰管理簡單，也得到廣泛應(yīng)用。RSA是非對稱加密系統(tǒng)最著名的公鑰密碼算法。
AES算法
AES基本原理及算法流程
美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所（NIST）經(jīng)過三輪候選算法篩選，從眾多的分組密碼中選中Rijndael算法作為高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）。Rijndael密碼是一個迭代型分組密碼，分組長度和密碼長度都是可變的，分組長度和密碼長度可以獨立的指定為128比特，192比特或者256比特。AES的加密算法的數(shù)據(jù)處理單位是字節(jié)，128位的比特信息被分成16個字節(jié)，按順序復(fù)制到一個4*4的矩陣中，稱為狀態(tài)（state），AES的所有變換都是基于狀態(tài)矩陣的變換。
用Nr表示對一個數(shù)據(jù)分組加密的輪數(shù)（加密輪數(shù)與密鑰長度的關(guān)系如表1所示）。在輪函數(shù)的每一輪迭代中，包括四步變換，分別是字節(jié)代換運算(ByteSub())、行變換(ShiftRows())、列混合(MixColumns())以及輪密鑰的添加變換AddRoundKey()[3]，其作用就是通過重復(fù)簡單的非線形變換、混合函數(shù)變換，將字節(jié)代換運算產(chǎn)生的非線性擴散，達(dá)到充分的混合，在每輪迭代中引入不同的密鑰，從而實現(xiàn)加密的有效性。
表1 是三種不同類型的AES加密密鑰分組大小與相應(yīng)的加密輪數(shù)的對照表。加密開始時，輸入分組的各字節(jié)按表2 的方式裝入矩陣state中。如輸入ABCDEFGHIJKLMNOP，則輸入塊影射到如表2的狀態(tài)矩陣中。
表1：
AES類型密鑰長度分組長度加密輪數(shù)
AES-1284字4字10
AES-1926字4字12
AES-2568字4字14
表2：
AEIM
BFJN
CGKO
DHLP
1、字節(jié)代換運算(ByteSub())
字節(jié)代換運算是一個可逆的非線形字節(jié)代換操作，對分組中的每個字節(jié)進行，對字節(jié)的操作遵循一個代換表，即S盒。S盒由有限域 GF（28）上的乘法取逆和GF（2）上的仿射變換兩步組成。
2、行變換ShiftRows()
行變換是一種線性變換，其目的就是使密碼信息達(dá)到充分的混亂，提高非線形度。行變換對狀態(tài)的每行以字節(jié)為單位進行循環(huán)右移，移動字節(jié)數(shù)根據(jù)行數(shù)來確定，第0行不發(fā)生偏移，第一行循環(huán)右移一個字節(jié)，第二行移兩個，依次類推。
+3、 列混合變換MixColumns()
列變換就是從狀態(tài)中取出一列，表示成多項式的形式后，用它乘以一個固定的多項式a(x)，然后將所得結(jié)果進行取模運算，模值為 x4+1。其中a(x)={03}x3+{02}x2+{01}x+{02},
這個多項式與x4+1互質(zhì)，因此是可逆的。列混合變換的算術(shù)表達(dá)式為：s’(x)= a(x) s(x)，其中， s(x)表示狀態(tài)的列多項式。
4、輪密鑰的添加變換AddRoundKey()
在這個操作中，輪密鑰被簡單地異或到狀態(tài)中，輪密鑰根據(jù)密鑰表獲得，其長度等于數(shù)據(jù)塊的長度Nb。AES算法流程
對于發(fā)送方，它首先創(chuàng)建一個AES私鑰，并用口令對這個私鑰進行加密。然后把用口令加密后的AES密鑰通過Internet發(fā)送到接收方。發(fā)送方解密這個私鑰，并用此私鑰加密明文得到密文，密文和加密后的AES密鑰一起通過Internet發(fā)送到接收方。接收方收到后再用口令對加密密鑰進行解密得到AES密鑰，最后用解密后的密鑰把收到的密文解密成明文。圖7中是這個過程的實現(xiàn)流程。 圖7 AES算法流程
RSA算法
RSA算法基本原理及流程
RSA是在1977年發(fā)明RSA密碼系統(tǒng)的三個人的名字的首字母的縮寫，他們是：Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman。它是第一個公鑰加密算法，在很多密碼協(xié)議中都有應(yīng)用，如SSL和S/MIME。RSA算法是基于大質(zhì)數(shù)的因數(shù)分解的公匙體系。簡單的講，就是兩個很大的質(zhì)數(shù)，一個作為公鑰，另一個作為私鑰，如用其中一個加密，則用另一個解密。密鑰長度從40到2048位可變，密鑰越長，加密效果越好，但加密解密的開銷也大。RSA算法可簡單描述如下：
1
2
3
<code>公開密鑰：n=pq，（p，q為兩個不同的很大的質(zhì)數(shù)，p和q必須保密）
將(p-1)和(q-1)相乘得到φ(n)
選擇一個整數(shù)e (1<e<φ(n))與φ(n)互質(zhì) c="mc(mod" code="" d="e-1modφ(n)，即計算一個數(shù)字d，使得它滿足公式" de="1" m="cd(mod"></e<φ(n))與φ(n)互質(zhì)></code>
RSA算法實現(xiàn)流程
首先，接收方創(chuàng)建RSA密匙對，即一個公鑰和一個私鑰，公鑰被發(fā)送到發(fā)送方,私鑰則被保存在接收方。發(fā)送方在接收到這個公鑰后,用該公鑰對明文進行加密得到密文，然后把密文通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給接收方。接收方在收到它們后，用RSA私鑰對收到的密文進行解密，最后得到明文。圖8是整個過程的實現(xiàn)流程。
圖8 RSA算法實現(xiàn)流程
AES與RSA相結(jié)合數(shù)據(jù)加密方案
RSA算法是公開密鑰系統(tǒng)的代表，其安全性建立在具有大素數(shù)因子的合數(shù)，其因子分解困難這一法則之上的。Rijndael算法作為新一代的高級加密標(biāo)準(zhǔn)，運行時不需要計算機有非常高的處理能力和大的內(nèi)存，操作可以很容易的抵御時間和空間的攻擊，在不同的運行環(huán)境下始終能保持良好的性能。這使AES將安全，高效，性能，方便，靈活性集于一體，理應(yīng)成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密的首選。相比較，因為AES密鑰的長度最長只有256比特，可以利用軟件和硬件實現(xiàn)高速處理，而RSA算法需要進行大整數(shù)的乘冪和求模等多倍字長處理，處理速度明顯慢于AES[5]；所以AES算法加解密處理效率明顯高于RSA算法。在密鑰管理方面，因為AES算法要求在通信前對密鑰進行秘密分配，解密的私鑰必須通過網(wǎng)絡(luò)傳送至加密數(shù)據(jù)接收方，而RSA采用公鑰加密，私鑰解密（或私鑰加密，公鑰解密），加解密過程中不必網(wǎng)絡(luò)傳輸保密的密鑰；所以RSA算法密鑰管理要明顯優(yōu)于AES算法。
從上面比較得知，由于RSA加解密速度慢，不適合大量數(shù)據(jù)文件加密，因此在網(wǎng)絡(luò)中完全用公開密碼體制傳輸機密信息是沒有必要，也是不太現(xiàn)實的。AES加密速度很快，但是在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中如何安全管理AES密鑰是保證AES加密安全的重要環(huán)節(jié)。這樣在傳送機密信息的雙方，如果使用AES對稱密碼體制對傳輸數(shù)據(jù)加密，同時使用RSA不對稱密碼體制來傳送AES的密鑰，就可以綜合發(fā)揮AES和RSA的優(yōu)點同時避免它們?nèi)秉c來實現(xiàn)一種新的數(shù)據(jù)加密方案。加解密實現(xiàn)流程如圖(9)。
圖9 AES與RSA相結(jié)合數(shù)據(jù)加密方案流程
具體過程是先由接收方創(chuàng)建RSA密鑰對，接收方通過Internet發(fā)送RSA公鑰到發(fā)送方，同時保存RSA私鑰。而發(fā)送方創(chuàng)建AES密鑰，并用該AES密鑰加密待傳送的明文數(shù)據(jù)，同時用接受的RSA公鑰加密AES密鑰，最后把用RSA公鑰加密后的AES密鑰同密文一起通過Internet傳輸發(fā)送到接收方。當(dāng)接收方收到這個被加密的AES密鑰和密文后，首先調(diào)用接收方保存的RSA私鑰，并用該私鑰解密加密的AES密鑰，得到AES密鑰。最后用該AES密鑰解密密文得到明文。
Android端 AES+RSA結(jié)合實踐
基本要求
保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性 保證數(shù)據(jù)的完整性 能夠驗證客戶端的身份基本流程
Android端
1
2
3
4
5
6
7
<code><code>1. 服務(wù)器端(server)分別生成自己的RSA密鑰對,并提供接口給Android客戶端獲取RSA公鑰(rsaPublicKey)
2. client生成AES密鑰(aesKey)
3. client使用自己的AES密鑰(aesKey)對轉(zhuǎn)換為json格式的請求明文數(shù)據(jù)(data)進行加密，得到加密后的請求數(shù)據(jù)encryptData
4. client提供server提供的接口獲取RSA公鑰(rsaPublicKey)
5. client使用獲取RSA公鑰(rsaPublicKey)對AES密鑰(aesKey)進行加密，得到encryptAesKey
6. client將encryptAesKey作為http請求頭參數(shù)，將加密后的請求數(shù)據(jù)encryptData作為請求體一起傳輸給服務(wù)器端
</code></code>
服務(wù)器端
1
2
3
4
5
<code><code> 1. server 響應(yīng)client的http請求，讀取http請求頭。獲得client傳過來的加密后的AES密鑰(encryptAesKey)，讀取http請求體，獲得client傳過來的加密后的請求數(shù)據(jù)(encryptData)。
2. server使用自己的RSA私鑰(rsaPrivateKey)對加密后的AES密鑰(encryptAesKey)進行RSA解密，得到AES密鑰(aesKey)
3. 使用解密后的AES密鑰(aesKey)對加密后的請求數(shù)據(jù)(encryptData),進行AES解密操作，得到解密后的請求數(shù)據(jù)(data)，該數(shù)據(jù)為json格式
4. 對解密后的請求數(shù)據(jù)(data)進行json解析，然后做相關(guān)的響應(yīng)操作。
</code></code>
基本上如下圖所示的流程：
由于公司代碼設(shè)計的內(nèi)容太多，不好貼在此處。大家可以參考參考下面的這個github上面的鏈接學(xué)習(xí)一下，本人的實現(xiàn)方式也是參考了下面的代碼，具體的流程還是要和服務(wù)器人員配合一起出方案，進行AES和RSA加密的時候，注意
