RSA与AES在数据安全传输中的应用方式

妖狐艹你老母 2022-10-01 07:44 296阅读 0赞

# RSA与AES在数据安全传输中的应用方式 #

数据安全传输在日常开发中常常被忽略，以至于自问怎么样保证数据从浏览器传输到服务器端的安全性？我的认识还只停留在使用HTTPS协议这上。同样在对称加密、非对称加密算法也只停留在概念阶段，也从未使用过。正好在毕业设计中遇上了这个问题，下面将通过时序图+代码的方式来进行说明和展示。

本文的思路参考自[《结合RSA，AES128，MD5—移动端与服务端在通信层的加密处理》][RSA_AES128_MD5]，感谢该文作者的分享。

本文将在该文章的思路上，完善开发者所关注的前后端交互流程，并附上简单的示例代码进行说明。这里就不再介绍RSA算法和AES算法了，并省去了加签处理步骤。

## 1 时序图 ##

下面通过一幅时序图来对RSA与AES如何运用在数据传输中进行说明。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0ODAyNDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
从交互对象上分为：客户端（也就是浏览器）、服务器端、Redis，在这个流程中Redis的目仅仅是为存储公钥（pubKey）和私钥（pvtKey），所以不使用Redis也是可以的。

处理流程上分为：获取服务器公钥、加密数据、解密数据。接下来，将按流程逐步将时序图进行分解说明。

### 1.1 获取服务器公钥 ###

客户端所需要做的第一步就是获取服务器公钥（pubKey）：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0ODAyNDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
服务器端会为每一个客户端生成一对pubKey和pvtKey，每个用户使用独立的密钥对更加安全。然后将密钥对缓存到Redis当中，并将pubKey返回给客户端，客户端将使用pubKey加密关键数据（对称加密密钥AESKey）。

### 1.2 加密数据 ###

第二步便是加密客户端即将发送给服务器端的数据信息：  
![在这里插入图片描述][20190611180205267.png]  
客户端首先生成一个随机的字符串（16位）作为AES对称加密所用的AESKey。

使用AESKey，通过AES对称加密算法将客户端需要发送给服务器端的data（Json字符串）加密为encryptedData。

使用1.1中获得的pubKey，通过RSA非对称加密算法将AESKey加密为RSAKey。

这样便完成了数据加密步骤。将上述数据封装为以下形式：

{ 
        "key": RSAKey,
        "value": encryptedData
    }

### 1.3 解密数据 ###

服务器端只需要解密客户端发送过来的key-value就能正常的进行处理了：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0ODAyNDE2_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
服务器端首先取出Redis中存储的pvtKey，通过pvtKey解密RSAKey，便能得到AESKey。再通过AESKey解密encryptedData，便能得到明文数据了。

对明文数据处理完成后，边能将响应结果发送回客户端。

当然这里服务器端没有对自己的响应数据进行加密了。如果还需要对相应数据加密，那么只需要在第一次完成上述流程后，将AESKey存储到Redis中，后续的通信过程双方都只需要使用AESKey加解密了，因为密钥（AESKey）已经完成了交换。

## 2 代码 ##

代码通过Client类、Server类、Redis类分别模拟了时序图中的三个交互对象，并将RSA和AES的算法的加解密过程（使用Hutool，非常棒的开源项目）封装到了RSAUtil和AESUtil工具类中，代码就不贴在这里了，欢迎点击这个链接：[github项目地址][github]进行查看。

## 3 最后 ##

使用这种方式，其实网站的数据传输也并非一定安全，因为在步骤1.1中，需要向服务器获取公钥，后续的所有加解密的处理都是简历在服务器端可信的基础之上，如果用户遭受中间人攻击，那么同样不安全。所以还需要额外为域名部署HTTPS协议，以证明用户正在使用的网站是真实的、可信的。

[RSA_AES128_MD5]: https://www.jianshu.com/p/b092b4fac27c
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[github]: https://github.com/Rhine404/encryptdemo