优雅的处理 API 接口敏感数据加解密（方案详解）

一、背景与目标

随着网络技术的快速发展，数据安全问题日益突出。为了防止爬虫、防请求篡改、防请求重放，以及验证数据完整性，本方案结合HTTPS原理和微信支付加解密设计，通过对称加密、非对称加密、签名等技术，为API接口提供加解密设计和落地。

二、方案设计

对称加密、非对称加密、哈希算法、验签算法

HTTPS原理概述

HTTPS（ Hypertext Transfer Protocol Secure ）是一种通过计算机网络进行安全通信的传输协议。它利用SSL/TLS协议在HTTP应用层进行通信加密，通过证书进行身份验证，从而确保数据传输的安全性和完整性。

微信支付加解密原理

接口加解密设计思路

三、技术实现

1、密钥生成与管理：

通过工具生成非对称密钥对，服务端负责保管私钥。（客户端也可以定期从服务端获取公钥（传输过程中有泄露的风险），并保存到LocalStorage。）

2、加密算法选择：

对称加密算法可选用常用的AES，非对称加密算法可选用常用的RSA。哈希算法可选用SHA-256、MD5，签名算法可选用RSA-SHA256等。根据Hutool加密算法如下：

// 对称密钥
String key = "key";
AES aes = SecureUtil.aes(key.getBytes());
// 加密
String ciphertext = aes.encryptBase64(content);
// 解密
String result = aes.decryptStr(ciphertext);
// 非对称公钥
String publicKey = "xxxxxxx";
// 对称密钥
String key = "key";
RSA rsa = new RSA(null, publicKey);
// 对对称密钥进行加密
String ciphertextKey = rsa.encryptBase64(key, KeyType.PublicKey);

// 非对称私钥
String privateKey = "xxxxxxx";
RSA rsa2 = new RSA(privateKey, null);
// 对加密的对称密钥进行解密
String key = rsa2.encryptBase64(ciphertextKey, KeyType.PrivateKey);
String data = "测试";
Digester sha256 = new Digester(DigestAlgorithm.SHA256);
System.out.println(sha256.digestHex(data));
// 暂不考虑
String publicKey = "xxxxx";
String privateKey = "xxxxx";
String data = "测试";
Sign privateSign = SecureUtil.sign(SignAlgorithm.SHA256withRSA, privateKey, null);
String sign = new String(Base64.getEncoder().encode(privateSign.sign(data)));
System.out.println("签名：" + sign);
Sign publicSign = SecureUtil.sign(SignAlgorithm.SHA256withRSA, null, publicKey);
System.out.println(publicSign.verify(data.getBytes(), Base64.getDecoder().decode(sign.getBytes())));




3、签名规则：

等queryString和body参数加密后，将queryString、时间戳、明文对称密钥、body参数按顺序进行拼接，然后通过SHA256算法进行哈希得到签名sign，然后将sign放在header中进行传递

4、参数传递：

将请求参数 queryString 拼成" param1=value1&param2=value2 "格式

将 queryString 进行对称加密，得到" ciphertext=xxxxx "，并重新拼接到url后面

query参数可以参考GET请求

body参数可以通过对称加密得到base64密文，直接用body进行传输

例如：

url?ciphertext=xxxxx
body：xxxxxxxx


5、后端处理：

1. 请求有效验证： 获取header中ts参数，得到时间戳并判断时间戳是否超过一定时间；

2. 解密对称密钥： 通过私钥解密header中的ek参数，得到明文的对称密钥key；

3. 验签： 将queryString、时间戳、明文对称密钥、body参数按顺序进行拼接，然后通过SHA256算法进行哈希得到签名sign，与header中的sign做比较；

4. 解密参数： 通过明文对称密钥，分别解密queryString、body参数；

5. 加密响应结果： 请求完成后，将响应结果通过对称加密得到base64密文，并返回给客户端

四、常见问题

Q：为什么需要参考HTTPS来设计接口加解密？

A：HTTPS结合了对称加密和非对称加密，安全性更高，同时也能满足效率要求

Q：如果只使用对称加密有什么问题？

A：客户端是不安全的，很容易暴露密钥，只要一旦暴露，加密就形同虚设

Q：如果只使用非对称加密有什么问题？

A：

Q：接口参数已经加密了，是否还有必要签名？

A：有必要，生产环境不是每一个接口都需要加密的。但是每一个接口都需要防篡改、防重放

Q：签名算法为什么没有采用RSA-SHA256？

A：

Q：用了对称和非对称混合加密，非对称公钥保存在客户端，还是有可能泄露，怎么保证安全？

A：

Q：对称和非对称同时使用的话，怎么保证加解密的效率？

A：请求参数和响应结果实际还是通过对称加密，非对称只会对对称密钥进行加解密，所以效率和对称加密差不多4

Q：该方案是否是绝对安全？如果不是，是否有绝对安全的加解密方案？

A：

五、安全性分析

本方案结合对称加密和非对称加密的优点，既保证了数据传输的安全性，又提高了加密解密的效率。但是需要考虑客户端公钥的安全性。

防篡改： 请求参数都进行了签名，只要客户端公钥不泄露，无法修改请求参数；

防爬虫： 请求参数进行了签名和加密，无法模拟客户端请求；响应结果进行了加密，即使抓包拿到了结果，也无法进行解密

防重放： 请求头中引入时间戳，并且时间戳也进行了验签，可以防止篡改，每次服务端接收到请求都会验证时间戳的有效性。（短时间内的重放暂时阻止不了，可以考虑在后端在缓存进行验证，但目前业务用不上）

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作者：Jason22

来源：https://juejin.cn/post/7358368402795692082

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