Android数据加密之MD5加签、RSA加密
2020-04-07 本文已影响0人
Android_董
Android中常见的加签以及加密
通过MD5进行加签，RSA通过公钥加密，私钥解密(私钥解密、公钥解密)
为什么要对数据进行加签、加密？
在一个Android应用中，客户端与服务器之间数据通信安全是非常重要的。这就涉及到了数据的加密。
当我们的请求报文被截取，是可以被修改里面的数据的，这就涉及到数据的加签。
客户端与服务端的流程
客户端
1、先将摘要信息进行加签
2、将摘要信息和签名通过公钥进行加密
服务端
1、先通过密钥进行解密，得到明文+签名
2、将明文通过和客户端一样的方式进行加签
3、验证签名一致，为验签成功，否则验签失败
加签和加密的区别
加签:是为了验证数据是否被篡改
加密:是为了保证数据不被截取
MD5简介
MD5加密是一种常见的加密算法(消息摘要算法),是一种单项加密算法，是一种不可逆的加密方式。
用途
- 一般用于文件的完整性校验
- 可以用于对密码进行加密,数据库只需要存储密文，来进行比较
- 经常被用来验证签名的完整性
优点
- 压缩性：任意长度的数据，算出的MD5值长度都是固定的。
- 容易计算：从原数据计算出MD5值很容易。
- 抗修改性：对原数据进行任何改动，所得到的MD5值都有很大区别。
- 强抗碰撞：已知原数据和其MD5值，想找到一个相同MD5值得数据是非常困难的
缺点
- 可以通过数据库碰撞来暴力破解密文(比如彩虹表)
解决方案
1、通过对明文多次进行加密之后再次进行MD5加密
2、MD5加盐，通过设定一个固定唯一的标识来作为固定的盐值，进行加盐
为什么要加盐？
因为现在只要是相同的明文，通过md5进行加密，之后的密文都是一样的，如果被劫取到密文，通过撞库来把破解明文。
这里放上我使用的工具类
/**
* @Author: DongBo
* @Date: 2020/4/2 10:32
*/
public class Md5Utils {
/**
* 生成含有盐的密码
*
* @param password 要加密的密码
* @return String 含有盐的密码
*/
public static String getSaltMD5(Context context, String password) {
StringBuilder sBuilder = new StringBuilder(16);
sBuilder.append(Settings.System.getString(context.getContentResolver(), Settings.Secure.ANDROID_ID));
int len = sBuilder.length();
if (len < 16) {
for (int i = 0; i < 16 - len; i++) {
sBuilder.append("0");
}
}
// 生成最终的加密盐
String salt = sBuilder.toString();
password = md5Hex(password + salt);
char[] cs = new char[48];
for (int i = 0; i < 48; i += 3) {
cs[i] = password.charAt(i / 3 * 2);
char c = salt.charAt(i / 3);
cs[i + 1] = c;
cs[i + 2] = password.charAt(i / 3 * 2 + 1);
}
return String.valueOf(cs);
}
/**
* 获取十六进制字符串形式的MD5摘要
*/
public static String md5Hex(String src) {
try {
MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] bs = md5.digest(src.getBytes());
return new String(new Hex().encodeHex(bs));
} catch (Exception e) {
return null;
}
}
/**
* 通过Md5进行加签
*
* @param message
* @return
*/
public static String encryptMd5(String message) {
try {
MessageDigest md5 = MessageDigest.getInstance("MD5");
byte[] bytes = md5.digest(message.getBytes());
return bytesToHex(bytes);
} catch (Exception e) {
return null;
}
}
/**
* 将加密后的字节数组转换成字符串
*
* @param bytes 字节数组
* @return
*/
public static String bytesToHex(byte[] bytes) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
String hex = Integer.toHexString(bytes[i] & 0xFF);
if (hex.length() < 2) {
sb.append(0);
}
sb.append(hex);
}
return sb.toString();
}
}
MD5加密、加盐.png
被破解的数据.png
加盐之后无法破解.png
上述三张图片可以很好的说明，单纯的MD5是无法保证数据的安全性，需要通过加盐增加破解的难度。
RSA简介
RSA是一种常用的非对称加密算法，所谓非对称加密是指使用一对密钥（公钥和私钥）进行加密和解密，公钥人人都可以获得，用于加密数据，私钥保存在服务器中，用于解密数据。
加密解密流程
RSA加密解密过程.png
优点
非对称加密使用一对秘钥，一个用来加密，一个用来解密，而且公钥是公开的，私钥保留在服务端，即使加密的公钥泄漏，也不会造成问题。
缺点
非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密
RSA加密的工具类
public class RSAUtil {
public static final String RSA = "RSA";// 非对称加密密钥算法
public static final String ECB_PKCS1_PADDING = "RSA/ECB/PKCS1Padding";//加密填充方式
public static final int DEFAULT_KEY_SIZE = 2048;//秘钥默认长度
public static final byte[] DEFAULT_SPLIT = "#PART#".getBytes(); // 当要加密的内容超过bufferSize，则采用partSplit进行分块加密
public static final int DEFAULT_BUFFERSIZE = (DEFAULT_KEY_SIZE / 8) - 11;// 当前秘钥支持加密的最大字节数
/**
* 随机生成RSA密钥对
*
* @param keyLength 密钥长度，范围：512～2048
* 一般1024
* @return
*/
public static KeyPair generateRSAKeyPair(int keyLength) {
try {
KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(RSA);
kpg.initialize(keyLength);
return kpg.genKeyPair();
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
/**
* 用公钥对字符串进行加密
*
* @param data 原文
*/
public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {
// 得到公钥
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);
// 加密数据
Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
cp.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPublic);
return cp.doFinal(data);
}
/**
* 私钥加密
*
* @param data 待加密数据
* @param privateKey 密钥
* @return byte[] 加密数据
*/
public static byte[] encryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception {
// 得到私钥
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);
// 数据加密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyPrivate);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 公钥解密
*
* @param data 待解密数据
* @param publicKey 密钥
* @return byte[] 解密数据
*/
public static byte[] decryptByPublicKey(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {
// 得到公钥
X509EncodedKeySpec keySpec = new X509EncodedKeySpec(publicKey);
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
PublicKey keyPublic = kf.generatePublic(keySpec);
// 数据解密
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPublic);
return cipher.doFinal(data);
}
/**
* 使用私钥进行解密
*/
public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception {
// 得到私钥
PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKey);
KeyFactory kf = KeyFactory.getInstance(RSA);
PrivateKey keyPrivate = kf.generatePrivate(keySpec);
// 解密数据
Cipher cp = Cipher.getInstance(ECB_PKCS1_PADDING);
cp.init(Cipher.DECRYPT_MODE, keyPrivate);
byte[] arr = cp.doFinal(encrypted);
return arr;
}
/**
* 用公钥对字符串进行分段加密
*/
public static byte[] encryptByPublicKeyForSpilt(byte[] data, byte[] publicKey) throws Exception {
int dataLen = data.length;
if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) {
return encryptByPublicKey(data, publicKey);
}
List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(2048);
int bufIndex = 0;
int subDataLoop = 0;
byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];
for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
buf[bufIndex] = data[i];
if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) {
subDataLoop++;
if (subDataLoop != 1) {
for (byte b : DEFAULT_SPLIT) {
allBytes.add(b);
}
}
byte[] encryptBytes = encryptByPublicKey(buf, publicKey);
for (byte b : encryptBytes) {
allBytes.add(b);
}
bufIndex = 0;
if (i == dataLen - 1) {
buf = null;
} else {
buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];
}
}
}
byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
{
int i = 0;
for (Byte b : allBytes) {
bytes[i++] = b.byteValue();
}
}
return bytes;
}
/**
* 分段加密
*
* @param data 要加密的原始数据
* @param privateKey 秘钥
*/
public static byte[] encryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] data, byte[] privateKey) throws Exception {
int dataLen = data.length;
if (dataLen <= DEFAULT_BUFFERSIZE) {
return encryptByPrivateKey(data, privateKey);
}
List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(2048);
int bufIndex = 0;
int subDataLoop = 0;
byte[] buf = new byte[DEFAULT_BUFFERSIZE];
for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
buf[bufIndex] = data[i];
if (++bufIndex == DEFAULT_BUFFERSIZE || i == dataLen - 1) {
subDataLoop++;
if (subDataLoop != 1) {
for (byte b : DEFAULT_SPLIT) {
allBytes.add(b);
}
}
byte[] encryptBytes = encryptByPrivateKey(buf, privateKey);
for (byte b : encryptBytes) {
allBytes.add(b);
}
bufIndex = 0;
if (i == dataLen - 1) {
buf = null;
} else {
buf = new byte[Math.min(DEFAULT_BUFFERSIZE, dataLen - i - 1)];
}
}
}
byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
{
int i = 0;
for (Byte b : allBytes) {
bytes[i++] = b.byteValue();
}
}
return bytes;
}
/**
* 公钥分段解密
*
* @param encrypted 待解密数据
* @param publicKey 密钥
*/
public static byte[] decryptByPublicKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] publicKey) throws Exception {
int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;
if (splitLen <= 0) {
return decryptByPublicKey(encrypted, publicKey);
}
int dataLen = encrypted.length;
List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(1024);
int latestStartIndex = 0;
for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
byte bt = encrypted[i];
boolean isMatchSplit = false;
if (i == dataLen - 1) {
// 到data的最后了
byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];
System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);
for (byte b : decryptPart) {
allBytes.add(b);
}
latestStartIndex = i + splitLen;
i = latestStartIndex - 1;
} else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) {
// 这个是以split[0]开头
if (splitLen > 1) {
if (i + splitLen < dataLen) {
// 没有超出data的范围
for (int j = 1; j < splitLen; j++) {
if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) {
break;
}
if (j == splitLen - 1) {
// 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段
isMatchSplit = true;
}
}
}
} else {
// split只有一位，则已经匹配了
isMatchSplit = true;
}
}
if (isMatchSplit) {
byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];
System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
byte[] decryptPart = decryptByPublicKey(part, publicKey);
for (byte b : decryptPart) {
allBytes.add(b);
}
latestStartIndex = i + splitLen;
i = latestStartIndex - 1;
}
}
byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
{
int i = 0;
for (Byte b : allBytes) {
bytes[i++] = b.byteValue();
}
}
return bytes;
}
/**
* 使用私钥分段解密
*/
public static byte[] decryptByPrivateKeyForSpilt(byte[] encrypted, byte[] privateKey) throws Exception {
int splitLen = DEFAULT_SPLIT.length;
if (splitLen <= 0) {
return decryptByPrivateKey(encrypted, privateKey);
}
int dataLen = encrypted.length;
List<Byte> allBytes = new ArrayList<Byte>(1024);
int latestStartIndex = 0;
for (int i = 0; i < dataLen; i++) {
byte bt = encrypted[i];
boolean isMatchSplit = false;
if (i == dataLen - 1) {
// 到data的最后了
byte[] part = new byte[dataLen - latestStartIndex];
System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);
for (byte b : decryptPart) {
allBytes.add(b);
}
latestStartIndex = i + splitLen;
i = latestStartIndex - 1;
} else if (bt == DEFAULT_SPLIT[0]) {
// 这个是以split[0]开头
if (splitLen > 1) {
if (i + splitLen < dataLen) {
// 没有超出data的范围
for (int j = 1; j < splitLen; j++) {
if (DEFAULT_SPLIT[j] != encrypted[i + j]) {
break;
}
if (j == splitLen - 1) {
// 验证到split的最后一位，都没有break，则表明已经确认是split段
isMatchSplit = true;
}
}
}
} else {
// split只有一位，则已经匹配了
isMatchSplit = true;
}
}
if (isMatchSplit) {
byte[] part = new byte[i - latestStartIndex];
System.arraycopy(encrypted, latestStartIndex, part, 0, part.length);
byte[] decryptPart = decryptByPrivateKey(part, privateKey);
for (byte b : decryptPart) {
allBytes.add(b);
}
latestStartIndex = i + splitLen;
i = latestStartIndex - 1;
}
}
byte[] bytes = new byte[allBytes.size()];
{
int i = 0;
for (Byte b : allBytes) {
bytes[i++] = b.byteValue();
}
}
return bytes;
}
}
Map<String, String> parm = new HashMap<>();
parm.put("name", "董博");
parm.put("age", "24");
parm.put("mobile", "15011111111");
String sign = genAppSign(parm);
Log.e("签名", sign);
keyPair = RSAUtil.generateRSAKeyPair(RSAUtil.DEFAULT_KEY_SIZE);
// 公钥
publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
// 私钥
privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
//公钥加密
byte[] encryptBytes = new byte[0];
try {
encryptBytes = RSAUtil.encryptByPublicKeyForSpilt(sign.getBytes(), publicKey.getEncoded());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
encryStr = Base64.encode(encryptBytes);
Log.e("RSA", "加密后的数据：" + encryStr);
//私钥解密
byte[] decryptBytes = new byte[0];
try {
decryptBytes = RSAUtil.decryptByPrivateKeyForSpilt(Base64.decode(encryStr), privateKey.getEncoded());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
String decryStr = new String(decryptBytes);
Log.e("RSA", "解密后的数据：" + decryStr);
加签、加密、解密.png
上图即可看到加签、加密、解密的全部流程日志
补充一个签名拼接的方法
public String genAppSign(Map<String, String> params) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (Map.Entry<String, String> entry : params.entrySet()) {
sb.append(entry.getKey());
sb.append('=');
sb.append(entry.getValue());
sb.append('&');
}
String test = sb.toString();
sb.append("sign=");
sb.append(Md5Utils.getSaltMD5(this, Md5Utils.encryptMd5(test)));
return sb.toString();
}
RSA加密遇到的问题
- 填充方式不同
/**
* Android 加密填充方式
*/
public static final String ECB_PKCS1_PADDING = "RSA/ECB/PKCS1Padding";
/**
* java 后端的加密算法RSA
*/
public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
/**
* Android 用这个方法生成公私钥对
*/
KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA");
/**
*Android RSA加解密的时候用
*/
Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/None/PKCS1Padding");
总结
本人也不是专业的加密算法工程师，只是一个Android小白，项目中需要加密，网上查找学习总结这篇文章，若有哪里写的有问题，希望大家在评论区说出来，我们来共同讨论下！！！
