單向散列加密

散列是信息的提煉，通常其長度要比信息小得多，且爲一個固定長度。加密性強的散列一定是不可逆的，這就意味着通過散列結果，無法推出任何部分的原始信息。任何輸入信息的變化，哪怕僅一位，都將導致散列結果的明顯變化，這稱之爲雪崩效應。散列還應該是防衝突的，即找不出具有相同散列結果的兩條信息。具有這些特性的散列結果就可以用於驗證信息是否被修改。

單向散列函數一般用於產生消息摘要，密鑰加密等，常見的有：

1、MD5（Message Digest Algorithm 5）：是RSA數據安全公司開發的一種單向散列算法，非可逆，相同的明文產生相同的密文。
2、SHA（Secure Hash Algorithm）：可以對任意長度的數據運算生成一個160位的數值；
SHA-1與MD5的比較
因爲二者均由MD4導出，SHA-1和MD5彼此很相似。相應的，他們的強度和其他特性也是相似，但還有以下幾點不同：
1、對強行供給的安全性：最顯著和最重要的區別是SHA-1摘要比MD5摘要長32 位。使用強行技術，產生任何一個報文使其摘要等於給定報摘要的難度對MD5是2128數量級的操作，而對SHA-1則是2160數量級的操作。這樣，SHA-1對強行攻擊有更大的強度。
2、對密碼分析的安全性：由於MD5的設計，易受密碼分析的攻擊，SHA-1顯得不易受這樣的攻擊。
3、速度：在相同的硬件上，SHA-1的運行速度比MD5慢。

1、特徵：雪崩效應、定長輸出和不可逆。
2、作用是：確保數據的完整性。
3、加密算法：md5（標準密鑰長度128位）、sha1（標準密鑰長度160位）、md4、CRC-32
4、加密工具：md5sum、sha1sum、openssl dgst。
5、計算某個文件的hash值，例如：md5sum/shalsum FileName,openssl dgst –md5/-sha

在線MD5解密與加密

http://www.cmd5.com/

MD5加鹽實現方式

一般使用的加鹽：

md5(Password+UserName)，即將用戶名和密碼字符串相加再MD5，這樣的MD5摘要基本上不可反查。

但有時候用戶名可能會發生變化，發生變化後密碼即不可用了（驗證密碼實際上就是再次計算摘要的過程）。

因此我們做了一個非常簡單的加鹽算法，每次保存密碼到數據庫時，都生成一個隨機16位數字，將這16位數字和密碼相加再求MD5摘要，然後在摘要中再將這16位數字按規則摻入形成一個48位的字符串。

在驗證密碼時再從48位字符串中按規則提取16位數字，和用戶輸入的密碼相加再MD5。按照這種方法形成的結果肯定是不可直接反查的，且同一個密碼每次保存時形成的摘要也都是不同的。

信息加密技術

對稱加密

對稱密碼技術：發件人和收件人使用其共同擁有的單個密鑰 ,這種密鑰既用於加密，也用於解密，叫做機密密鑰(也稱爲對稱密鑰或會話密鑰)。能夠提供信息機密性（沒有密鑰信息不能被解密）、完整性（被改變的信息不能被解密）的服務。對稱式密碼學又稱：單鑰密碼學、祕密密鑰密碼學、會話密鑰密碼學、私鑰密碼學、共享祕鑰密碼學

常見的對稱式加密技術

DES（數據加密標準）：分組式加密，算法源於Lucifer，作爲NIST對稱式加密標準；64位（有效位56位、校驗8位），分組算法

3DES：128位，分組算法

IDEA（國際數據加密算法）：128位，比DES快，分組算法

Blowfish：32-448位，算法公開，分組算法

RC4：流密碼，密鑰長度可變

RC5：分組密碼，密鑰長度可變，最大2048位

Rijndael：128位/196位/256位

AES（高級加密標準）：DES升級版，算法出自Rinjindael

對稱密碼的優點

用戶只需記憶一個密鑰，就可用於加密、解密；

與非對稱加密方法相比，加密解密的計算量小，速度快，簡單易用，適合於對海量數據進行加密處理

對稱密碼的缺點

如果密鑰交換不安全，密鑰的安全性就會喪失。特別是在電子商務環境下，當客戶是未知的、不可信的實體時，如何使客戶安全地獲得密鑰就成爲一大難題。

如果用戶較多情況下的密鑰管理問題。N*(N-1)/2

如果密鑰多個用戶被共享，不能提供抗抵賴性

對稱密碼案例

假設Alice和Bob是認識的，兩人爲了保證通信消息不被其它人截取，預先約定了一個密碼，用來加密在他們之間傳送的消息，這樣即使有人截取了消息沒有密碼也無法知道消息的內容。由此便實現了機密性。

/**
 * DES加密介紹 DES是一種對稱加密算法，所謂對稱加密算法即：加密和解密使用相同密鑰的算法。DES加密算法出自IBM的研究，
 * 後來被美國政府正式採用，之後開始廣泛流傳，但是近些年使用越來越少，因爲DES使用56位密鑰，以現代計算能力，
 * 24小時內即可被破解。雖然如此，在某些簡單應用中，我們還是可以使用DES加密算法，本文簡單講解DES的JAVA實現 。
 * 注意：DES加密和解密過程中，密鑰長度都必須是8的倍數
 */
public class DES {
	public DES() {
	}

	// 測試
	public static void main(String args[]) {
		// 待加密內容
		String str = "cryptology";
		// 密碼，長度要是8的倍數
		String password = "95880288";

		byte[] result = DES.encrypt(str.getBytes(), password);
		System.out.println("加密後：" + new String(result));
		// 直接將如上內容解密
		try {
			byte[] decryResult = DES.decrypt(result, password);
			System.out.println("解密後：" + new String(decryResult));
		} catch (Exception e1) {
			e1.printStackTrace();
		}
	}

	/**
	 * 加密
	 * 
	 * @param datasource
	 *            byte[]
	 * @param password
	 *            String
	 * @return byte[]
	 */
	public static byte[] encrypt(byte[] datasource, String password) {
		try {
			SecureRandom random = new SecureRandom();
			DESKeySpec desKey = new DESKeySpec(password.getBytes());
			// 創建一個密匙工廠，然後用它把DESKeySpec轉換成
			SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");
			SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(desKey);
			// Cipher對象實際完成加密操作
			Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
			// 用密匙初始化Cipher對象,ENCRYPT_MODE用於將 Cipher 初始化爲加密模式的常量
			cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, securekey, random);
			// 現在，獲取數據並加密
			// 正式執行加密操作
			return cipher.doFinal(datasource); // 按單部分操作加密或解密數據，或者結束一個多部分操作
		} catch (Throwable e) {
			e.printStackTrace();
		}
		return null;
	}

	/**
	 * 解密
	 * 
	 * @param src
	 *            byte[]
	 * @param password
	 *            String
	 * @return byte[]
	 * @throws Exception
	 */
	public static byte[] decrypt(byte[] src, String password) throws Exception {
		// DES算法要求有一個可信任的隨機數源
		SecureRandom random = new SecureRandom();
		// 創建一個DESKeySpec對象
		DESKeySpec desKey = new DESKeySpec(password.getBytes());
		// 創建一個密匙工廠
		SecretKeyFactory keyFactory = SecretKeyFactory.getInstance("DES");// 返回實現指定轉換的
																			// Cipher
																			// 對象
		// 將DESKeySpec對象轉換成SecretKey對象
		SecretKey securekey = keyFactory.generateSecret(desKey);
		// Cipher對象實際完成解密操作
		Cipher cipher = Cipher.getInstance("DES");
		// 用密匙初始化Cipher對象
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, securekey, random);
		// 真正開始解密操作
		return cipher.doFinal(src);
	}
}

非對稱加密

使用一對密鑰：一個用於加密信息，另一個則用於解密信息。兩個密鑰之間存在着相互依存關係：即用其中任一個密鑰加密的信息只能用另一個密鑰進行解密。其中加密密鑰不同於解密密鑰,公鑰加密私鑰解密，反之也可私鑰加密公鑰解密。密鑰依據性質劃分，將其中的一個向外界公開，稱爲公鑰；另一個則自己保留，稱爲私鑰。公鑰(Public key)常用於數據加密（用對方公鑰加密）或簽名驗證（用對方公鑰解密），私鑰(Private key)常用於數據解密（發送方用接收方公鑰加密）或數字簽名（用自己私鑰加密）。機密性、完整性、抗抵賴性

1.使用過程：

乙方生成兩把密鑰（公鑰和私鑰）

甲方獲取乙方的公鑰，然後用它對信息加密。

乙方得到加密後的信息，用私鑰解密，乙方也可用私鑰加密字符串

甲方獲取乙方私鑰加密數據，用公鑰解密

優點：難破解

缺點: 加密速度慢

常用算法：

RSA、Elgamal、揹包算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法)

RSA 工具類

/**
 * RSA加解密工具類
 * 
 * @author QiuFeihu
 *
 */
public class RSAUtil {

	public static String publicKey; // 公鑰
	public static String privateKey; // 私鑰

	/**
	 * 生成公鑰和私鑰
	 */
	public static void generateKey() {
		// 1.初始化祕鑰
		KeyPairGenerator keyPairGenerator;
		try {
			keyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
			SecureRandom sr = new SecureRandom(); // 隨機數生成器
			keyPairGenerator.initialize(512, sr); // 設置512位長的祕鑰
			KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair(); // 開始創建
			RSAPublicKey rsaPublicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
			RSAPrivateKey rsaPrivateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
			// 進行轉碼
			publicKey = Base64.encodeBase64String(rsaPublicKey.getEncoded());
			// 進行轉碼
			privateKey = Base64.encodeBase64String(rsaPrivateKey.getEncoded());
		} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}

	/**
	 * 私鑰匙加密或解密
	 * 
	 * @param content
	 * @param privateKeyStr
	 * @return
	 */
	public static String encryptByprivateKey(String content, String privateKeyStr, int opmode) {
		// 私鑰要用PKCS8進行處理
		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(privateKeyStr));
		KeyFactory keyFactory;
		PrivateKey privateKey;
		Cipher cipher;
		byte[] result;
		String text = null;
		try {
			keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
			// 還原Key對象
			privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
			cipher = Cipher.getInstance("RSA");
			cipher.init(opmode, privateKey);
			if (opmode == Cipher.ENCRYPT_MODE) { // 加密
				result = cipher.doFinal(content.getBytes());
				text = Base64.encodeBase64String(result);
			} else if (opmode == Cipher.DECRYPT_MODE) { // 解密
				result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));
				text = new String(result, "UTF-8");
			}

		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		return text;
	}

	/**
	 * 公鑰匙加密或解密
	 * 
	 * @param content
	 * @param privateKeyStr
	 * @return
	 */
	public static String encryptByPublicKey(String content, String publicKeyStr, int opmode) {
		// 公鑰要用X509進行處理
		X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(publicKeyStr));
		KeyFactory keyFactory;
		PublicKey publicKey;
		Cipher cipher;
		byte[] result;
		String text = null;
		try {
			keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
			// 還原Key對象
			publicKey = keyFactory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
			cipher = Cipher.getInstance("RSA");
			cipher.init(opmode, publicKey);
			if (opmode == Cipher.ENCRYPT_MODE) { // 加密
				result = cipher.doFinal(content.getBytes());
				text = Base64.encodeBase64String(result);
			} else if (opmode == Cipher.DECRYPT_MODE) { // 解密
				result = cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content));
				text = new String(result, "UTF-8");
			}
		} catch (Exception e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
		return text;
	}

	// 測試方法
	public static void main(String[] args) {
		/**
		 * 注意： 私鑰加密必須公鑰解密 公鑰加密必須私鑰解密
		 */
		System.out.println("-------------生成兩對祕鑰，分別發送方和接收方保管-------------");
		RSAUtil.generateKey();
		System.out.println("公鑰匙給接收方:" + RSAUtil.publicKey);
		System.out.println("私鑰給發送方:" + RSAUtil.privateKey);

		System.out.println("-------------第一個栗子，私鑰加密公鑰解密-------------");
		// String textsr = "早啊，你吃早飯了嗎？O(∩_∩)O~";
		// // 私鑰加密
		// String cipherText = RSAUtil.encryptByprivateKey(textsr,
		// RSAUtil.privateKey, Cipher.ENCRYPT_MODE);
		// System.out.println("發送方用私鑰加密後：" + cipherText);
		// // 公鑰解密
		// String text = RSAUtil.encryptByPublicKey(cipherText,
		// RSAUtil.publicKey, Cipher.DECRYPT_MODE);
		// System.out.println("接收方用公鑰解密後：" + text);

		System.out.println("-------------第二個栗子，公鑰加密私鑰解密-------------");
		// 公鑰加密
		String textsr = "吃過啦！你吃了嗎？O(∩_∩)O~";

		String cipherText = RSAUtil.encryptByPublicKey(textsr, RSAUtil.publicKey, Cipher.ENCRYPT_MODE);
		System.out.println("接收方用公鑰加密後：" + cipherText);
		// 私鑰解密
		String text = RSAUtil.encryptByprivateKey(cipherText, RSAUtil.privateKey, Cipher.DECRYPT_MODE);
		System.out.print("發送方用私鑰解密後：" + text);
	}

}

基於令牌方式隱藏參數

@RestController
public class PayController extends BaseApiService {
	@Autowired
	private BaseRedisService baseRedisService;
	private static long timeToken = 15 * 60l;

	@RequestMapping("/pay")
	public ResponseBase pay(String token) {
		// 獲取提交參數 數據庫保存.,
		if (StringUtils.isEmpty(token)) {
			return setResultError("token 不能爲空！");
		}
		String reuslt = (String) baseRedisService.getString(token);
		if (StringUtils.isEmpty(reuslt)) {
			return setResultError("參數不能空!");
		}
		System.out.println("獲取提交的參數reuslt：" + reuslt);
		return setResultSuccess("獲取提交的參數reuslt：" + reuslt);
	}

	@RequestMapping("/getPayToken")
	public String pay(Long userId, Long money) {
		String payToken = UUID.randomUUID().toString();
		baseRedisService.setString(payToken, userId + "-" + money, timeToken);
		return payToken;
	}

}

互聯網API開放平臺安全設計（四）--信息加密與密鑰管理

單向散列加密

單向散列函數一般用於產生消息摘要，密鑰加密等，常見的有：

在線MD5解密與加密

MD5加鹽實現方式

信息加密技術

對稱加密

常見的對稱式加密技術

對稱密碼的優點

對稱密碼的缺點

對稱密碼案例

RSA 工具類

基於令牌方式隱藏參數

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