循序渐进学.Net Core Web Api开发系列【16】：应用安全续-加密与解密

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一、概述

应用安全除了用户权限认证外，还要考虑到数据安全，传输安全、系统漏洞等方面。本篇文章重点讨论数据存储安全和传输安全，主要技术手段就是加密和解密。

二、基本概念

信息在传输和存储的过程中有泄密的风险，加密的目的就是解决这些风险。

1、信息存储在数据库中，如果数据库泄露会造成敏感数据泄露，如用户密码，手机号码、工资信息；

2、数据传输过程中数据遭到劫持，泄露用户名、密码等信息。

针对不同的应用场景，对应采用的加密手段：

1、密码存储：任何人都不可以看到密码，验证是只要比对加密后的字符串是否一致即可，所以要采用非可逆加密算法；

2、敏感信息存储：存储的信息是加密的，同时需要解密还原数据，所以采用可逆的算法，加密后可以解密，加密的密码和解密的密码可以一致。

3、敏感信息传输：在浏览器向服务器传输数据的过程，建议优先采用HTTPS传输模式即可解决问题。如果不采用https的传输模式，用户提交的数据会有被窃取的风险，由于客户端加密是采用js进行操作，分析其网页源码可以查询到加密的密钥，所以就不能采用上面的对称加密算法，而是必须采用非对称加密算法，即：加密密码和解密密码不一样，加密密码是可以公开的，有加密密码无法解密信息，这样通过客户端加密、服务端解密解决数据被窃取的风险。

总结如下：

问题场景	采用加密手段	加密算法
用户密码存储过程泄密	非可逆加密算法	MD5
敏感数据存储过程泄密	可逆对称加密算法	DES/AES
敏感数据传输过程泄密	可逆非对称加密算法	RSA

三、MD5加密

首先需要通过NuGet获取包：NETCore.Encrypt，下同。

加密代码：

var srcString = "ghc123456";

var hashed = EncryptProvider.Md5(srcString);

非可逆加密算法，不好解密。

四、DES加密与解密

DES的加密与解密：

           //需要加密的信息

            var srcString = "ghc123456";

            //密码:24位字符串，通过EncryptProvider.CreateDesKey()来生成。

            var desKey = "i4FftwEAP7enqKRl8JhBC7gv";  

           //加密

            var encrypted = EncryptProvider.DESEncrypt(srcString, desKey);

            //解密

            var decrypted = EncryptProvider.DESDecrypt(encrypted, desKey);

五、RSA客户端加密、服务端解密

1、利用工具生成密钥

RSA加密与解密需要用到一对密钥，可以通过第三方工具来生成密钥，我这里用的是阿里蚂蚁金服的一个签名工具：

工具下载：https://docs.open.alipay.com/291/105971

密钥格式选择PKCS1

公钥给客户端加密使用，私钥给服务器端解密使用。

2、前端加密

首先通过Bower引入两个js的库：jQuery、jsencrypt

前端加密代码：

<!DOCTYPE html>

<html lang="zh-CN">

<head>

    <meta charset="utf-8">

    <title>Using jQuery</title>

    <script src="lib/jquery/dist/jquery.min.js"></script>

    <script src="lib/jsencrypt/bin/jsencrypt.min.js"></script>

    <script>

        $(document).ready(function () {

            $("#query").click(function (event) {

                //需要加密的信息

                var pwd = "ghc123456";

                //公钥

                var publicKey = "MIIBIjANBgkqhkiG9w0BAQEFAAOCAQ8AMIIBCgKCAQEAr8a8EjoY4op+k/BF0hjkaOgMDAmSl+VCc2rU6j/Ji9BsX/tRWM4o3wZgkMdAWim9vwM0Ll4x/jTsVr1+Qe7ffnBl6ZLpMs77MbVVG5wowVvie1rMi2fB7akdi+Id+R3SHZNSTnbtEATXtY8nGV5ZDcHMrw6PI30+HlaclxmhFSr+UGERyi6/mLKnC3Y5elxu8Zlj8eHPZhV6DV87ngkGdp4aLdWWfqP1Iz0cIMAJ7hiYP4o4/W/vn1YSyJeTs/oQvUeEaMVGxGIXOY+m9ToZbPwjXWPjeZJ1RLRKfhYoobguyGezQNC0xlBdWNU9gfVw7mk0+q1eCe5XfA45O54MbwIDAQAB";

                var encrypt = new JSEncrypt();

                encrypt.setPublicKey(publicKey);

                var encrypttext = encrypt.encrypt(pwd);

                $("#text").val(encrypttext);

            });

        });

    </script>

</head>

<body>

    <h1>Query</h1>

    <button id='query'>Qyery</button>

    <textarea id="text"></textarea>

</body>

</html>

3、后端解密

把前端加密获得的密文Copy到下面代码中，验证解密后的信息。

using System.Security.Cryptography;namespace Encrypt

{

    class Program

    {

        static void Main(string[] args)

        {

            Console.WriteLine("Study Encrypt!");

            //从前端传来的加密后的密文

            var encryptedMessage = "Qw0W7P3dScUe3isXIVkumhgTxKk0fcaxzyvyCVnFEHBH6qw/daMKt0BYK1SrFZrqmcX1tRx/yeAa0ea2QsYmLL2OynffoUnPtjLjNHZd9R7+Uqh8e6nmD1r4yK6o37tfb9SmPxJtgLR45dnxcFAIt3xRY5eqXFCMCJKdKwV7aLMayG1+Rg7YBhTfUoNbJoLTODupCweaUVwZdvcxOZrqd5x3SRw3x+bPkQpchJRXc4QoLhEfh/Hw5tiNkuMUzPt/3iyx7iuKQR4q+9Wnd81UaenLaihVlkiU5MEjZJOnz1HaEDhMc9rMlTXV36jAOOAVTufb2jILbNycuhGQkFh9SA==";

            //私钥

            var privateKey = "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";

            //根据私钥生成RSA提供者

            RSACryptoServiceProvider rsaCryptoServiceProvider = CreateRsaProviderFromPrivateKey(privateKey);

            byte[] decrypted = rsaCryptoServiceProvider.Decrypt(Convert.FromBase64String(encryptedMessage), false);

            Console.WriteLine($"decrypted = {Encoding.UTF8.GetString(decrypted)}");

            Console.ReadLine();

        }

        private static RSACryptoServiceProvider CreateRsaProviderFromPrivateKey(string privateKey)

        {

            var privateKeyBits = System.Convert.FromBase64String(privateKey);

            var RSA = new RSACryptoServiceProvider();

            var RSAparams = new RSAParameters();

            using (BinaryReader binr = new BinaryReader(new MemoryStream(privateKeyBits)))

            {

                byte bt = ;

                ushort twobytes = ;

                twobytes = binr.ReadUInt16();

                if (twobytes == 0x8130)

                    binr.ReadByte();

                else if (twobytes == 0x8230)

                    binr.ReadInt16();

                else

                    throw new Exception("Unexpected value read binr.ReadUInt16()");

                twobytes = binr.ReadUInt16();

                if (twobytes != 0x0102)

                    throw new Exception("Unexpected version");

                bt = binr.ReadByte();

                if (bt != 0x00)

                    throw new Exception("Unexpected value read binr.ReadByte()");

                RSAparams.Modulus = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

                RSAparams.Exponent = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

                RSAparams.D = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

                RSAparams.P = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

                RSAparams.Q = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

                RSAparams.DP = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

                RSAparams.DQ = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

                RSAparams.InverseQ = binr.ReadBytes(GetIntegerSize(binr));

            }

            RSA.ImportParameters(RSAparams);

            return RSA;

        }

        private static int GetIntegerSize(BinaryReader binr)

        {

            byte bt = ;

            byte lowbyte = 0x00;

            byte highbyte = 0x00;

            int count = ;

            bt = binr.ReadByte();

            if (bt != 0x02)

                return ;

            bt = binr.ReadByte();

            if (bt == 0x81)

                count = binr.ReadByte();

            else

                if (bt == 0x82)

            {

                highbyte = binr.ReadByte();

                lowbyte = binr.ReadByte();

                byte[] modint = { lowbyte, highbyte, 0x00, 0x00 };

                count = BitConverter.ToInt32(modint, );

            }

            else

            {

                count = bt;

            }

            while (binr.ReadByte() == 0x00)

            {

                count -= ;

            }

            binr.BaseStream.Seek(-, SeekOrigin.Current);

            return count;

        }

    }

}

注意：+号的处理：因为数据在网络上传输时，非字母数字字符都将被替换成百分号（%）后跟两位十六进制数，而base64编码在传输到后端的时候，+会变成空格，因此先替换掉。后端再替换回来。
前端js代码：

var str = encodeURI(pwddata).replace(/\+/g, '%2B')

后端C#代码：

var str = pwd.Replace("%2B","+")

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