【转】 我的java web登录RSA加密

【转】 我的java web登录RSA加密

之前一直没关注过web应用登录密码加密的问题，这两天用appscan扫描应用，最严重的问题就是这个了，提示我明文发送密码。这个的确很不安全，以前也大概想过，但是没有具体研究过，都不了了之，这次借这个机会，终于搞定了这个问题。

首先，有不少帖子说在客户端用js对密码进行md5摘要，然后提交给登录处理的url。这种做法无非是自欺欺人，就算别人抓包抓不到你原始密码，用这个md5后的密码一样可以模拟登录系统，无非稍微安全了一点点，也就是直接通过登录页没法直接输入用户名密码来登录，但是人家的手段你知道有啥呢？用程序模拟登陆也不是什么太难的事情。

https当然也是个选择，但是对于一般应用来说，还需要生成密钥之类的，还需要拿去给那些认证机构签名，麻烦不说，银子是必须的。如果说让用户安装证书，应用系统还可以，网站就不太现实了，毕竟不是所有用户都有那么高的计算机操作水平，就算有，人家一用感觉这么麻烦，也不见得去操作。

这次专心搜索了1个小时，还是觉得非对称加密比较靠谱，有一些RSA加密的文章值得借鉴。这里向这些文章作者致敬，我参考可不只一篇文章，因为问题多多的。废话到此结束，说说我的处理方式吧。

加密解密的流程：

a)在login.jsp中，加入一段java代码，生成公钥和私钥，私钥对象保存在session中；公钥中，我把Exponent, modulus放到request的attribute中，并在页面上输出给js加密函数，用于密码加密。使用security.js的功能加密

var key = new RSAUtils.getKeyPair("${publicKeyExponent}", "", "${publicKeyModulus}");

       var reversedPwd = password.split("").reverse().join("");//js里面是反序的字符串，不知道为啥
       var encrypedPwd = RSAUtils.encryptedString(key,reversedPwd);

b)在点击提交按钮时，调用登陆js函数。这个函数是用ajax方式将用户名，密码提交给登陆处理url的。在提交之前，先利用a步骤中的公钥Exponent,和modulus，对密码进行加密，然后再发送给服务器端。

c)在登陆处理url中，(我是login.action)，从session中取得私钥对象，对密码进行解密。随后的步骤都一样了，到库里去查询之类的，不细说了。

下面说说我处理的步骤和遇到的主要问题。

1.只能使用RSA这种非对称加密，才能让密码破解成为仅仅“理论上”的可能。所以决定使用这种加密方式。

2.寻找合适的客户端javascript加密代码。这个我是不太懂了，只能去找。最后找到了security.js。网上有些文章用的3个文件，BigInt.js,RSA.js还有个啥来着，Barrett.js这3个来实现，开始我用了。但是和服务端配合不了（我自己的问题），结果后来找到这个security.js，实际上是把这个3个js都封装到1个里面了，而且最后修改时间是2010年，比较新，就用这个吧。那3个js文件应该也是能用的。

3.在服务器端生成公钥和私钥，这个本来想对简单，代码可参考的很多。但是我遇到的问题不少，解密的时候总是出错。

问题一：在login.jsp中，公钥的Exponent,和modulus输出格式问题

开始总是什么：长度过大，必须以0开始之类的异常。我想到很可能是js加密和纯java加密那些地方不同导致的。后来发现，原来是我公钥的Exponent,和modulus输出直接用的toString()方法，实际上应该用toString(16)，用16进制输出，因为在security.js中，那个

RSAUtils.getKeyPair(publicKeyExponent, "", ${publicKeyModulus);方法内部，明显是从16进制进行转换的。改完后应该是这样：

 String publicKeyExponent = publicKey.getPublicExponent().toString(16);//16进制
	    String publicKeyModulus = publicKey.getModulus().toString(16);//16进制
	    request.setAttribute("publicKeyExponent", publicKeyExponent);
	    request.setAttribute("publicKeyModulus", publicKeyModulus);

问题二：有个什么Padding之类的异常，是RSA算法中前面补齐的问题，原因时js和java默认的RSA算法不一致。

经过分析，用RSA其他的provider可以解决此问题，于是在生成密码对的代码中，使用了

KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());  

这个的补齐方式和js的就一致了。

问题三：provider的认证问题

刚用上，感觉能通过了，但是马上就是一个异常：jce cannot authenticate the provider bc。意思好理解，就是没经过认证。怎么让他通过呢，结果我在运行应用服务器的javahome\jre\lib\security\java.security文件中添加了如下代码：

security.provider.11=org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider

11是序号，顺着它原来的加就可以了。
感觉上ok了，启动一下看看，还是那个问题。这个问题是我在jboss-eap-6.2上出现的。其他的应用服务器可能比较简单些（比如直接放到服务器的lib下）。

于是查jboss的资料，终于找到了，说是在jboss中，不能让这个provider的jar包在应用的lib下，需要使用全局的jar包。如果使用maven，那必须让这个包的scope是provided；（反正别让BouncyCastle这个jar包打入到war里面就可以）。需要在eap6.2下进行配置：

在jboss_home/modules下建立目录org\bouncycastle\main，在main目录中，放入bcprov-jdk16-1.46.jar，并加入module的配置文件module.xml,内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<module xmlns="urn:jboss:module:1.1" name="org.bouncycastle">
    <resources>
        <resource-root path="bcprov-jdk16-1.46.jar"/>
    </resources>
    <dependencies>
        <module name="javax.api" slot="main" export="true"/>
    </dependencies>
</module>

还需要在web应用的META-INF\MANIFEST.MF中加入Dependencies: org.bouncycastle

我是maven工程，需要配置pom：

<plugin>
            <artifactId>maven-war-plugin</artifactId>
            <version>${version.war.plugin}</version>
            <configuration>
               <!-- Java EE 6 doesn't require web.xml, Maven needs to catch up! -->
               <failOnMissingWebXml>true</failOnMissingWebXml>
               <version>3.0</version>
               <archive>
		            <manifestEntries>
					<Dependencies>org.bouncycastle</Dependencies>
					</manifestEntries>
				</archive>
            </configuration>

         </plugin>

主要是archive节点的配置，这样打包后MANIFEST.MF的内容就会变了

不能传附件可咋整呢？贴代码吧：

login.jsp

<script src="js/lib/security.js" type="text/javascript"></script>
<script type="text/javascript">
	<%
		HashMap<String, Object> map = RSAUtils.getKeys();
	    //生成公钥和私钥
	    RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
	    RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");

	    session.setAttribute("privateKey", privateKey);//私钥保存在session中，用于解密

	    //公钥信息保存在页面，用于加密
	    String publicKeyExponent = publicKey.getPublicExponent().toString(16);
	    String publicKeyModulus = publicKey.getModulus().toString(16);
	    request.setAttribute("publicKeyExponent", publicKeyExponent);
	    request.setAttribute("publicKeyModulus", publicKeyModulus);
	%>
    function login() {
       //登录
       var username = $("#txtUsername").val();
       var password = $("#txtPassword").val();
       var randCode = $("#txtRandCode").val();
       var rememberMeObj = document.getElementById("cbRememberMe");
       var rem = rememberMeObj.checked ? "1" : "";

       RSAUtils.setMaxDigits(200);
       //setMaxDigits(256);
       var key = new RSAUtils.getKeyPair("${publicKeyExponent}", "", "${publicKeyModulus}");

       var encrypedPwd = RSAUtils.encryptedString(key,password);
       $.post("login.action", { username: username, password: encrypedPwd, randcode: randCode, rememberme: rem }, function (jsonData) {
           //请求完成
           //如果为true，证明该用户已经下载过，显示已下载提示，否则直接下载
           if (jsonData.success == true) {
               //登录成功
               window.location.href = 'index.jsp';
           } else {
               //提示错误信息divErrors
               var ettText = "";
               if (username == "") {
            	   ettText="用户名不能为空";
               }
               else if (password == "") {
            	   ettText="密码不能为空";
               }
               else if (randCode == "") {
            	   ettText="验证码不能为空";
               }
               else {
            	   ettText=jsonData.msg;
               }
               alert(ettText);
           }
       });
    }</script>

login.action

RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey)request.getSession().getAttribute("privateKey");
String descrypedPwd = RSAUtils.decryptByPrivateKey(password, privateKey); //解密后的密码,password是提交过来的密码

RSAUtils.java

package com.myapp.util;
import java.math.BigInteger;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;
import java.util.HashMap;
import javax.crypto.Cipher; 

public class RSAUtils {
	/**
     * 生成公钥和私钥
     * @throws NoSuchAlgorithmException
     *
     */
    public static HashMap<String, Object> getKeys() throws NoSuchAlgorithmException{
        HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();
        KeyPairGenerator keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
        keyPairGen.initialize(1024);
        KeyPair keyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        map.put("public", publicKey);
        map.put("private", privateKey);
        return map;
    }
    /**
     * 使用模和指数生成RSA公钥
     *
     *
     * @param modulus
     *            模
     * @param exponent
     *            指数
     * @return
     */
    public static RSAPublicKey getPublicKey(String modulus, String exponent) {
        try {
            BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
            BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            RSAPublicKeySpec keySpec = new RSAPublicKeySpec(b1, b2);
            return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }  

    /**
     * 使用模和指数生成RSA私钥 

     * /None/NoPadding】
     *
     * @param modulus
     *            模
     * @param exponent
     *            指数
     * @return
     */
    public static RSAPrivateKey getPrivateKey(String modulus, String exponent) {
        try {
            BigInteger b1 = new BigInteger(modulus);
            BigInteger b2 = new BigInteger(exponent);
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
            RSAPrivateKeySpec keySpec = new RSAPrivateKeySpec(b1, b2);
            return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(keySpec);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }  

    /**
     * 公钥加密
     *
     * @param data
     * @param publicKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String encryptByPublicKey(String data, RSAPublicKey publicKey)
            throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        // 模长
        int key_len = publicKey.getModulus().bitLength() / 8;
        // 加密数据长度 <= 模长-11
        String[] datas = splitString(data, key_len - 11);
        String mi = "";
        //如果明文长度大于模长-11则要分组加密
        for (String s : datas) {
            mi += bcd2Str(cipher.doFinal(s.getBytes()));
        }
        return mi;
    }  

    /**
     * 私钥解密
     *
     * @param data
     * @param privateKey
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public static String decryptByPrivateKey(String data, RSAPrivateKey privateKey)
            throws Exception {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA", new org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider());
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        //模长
        int key_len = privateKey.getModulus().bitLength() / 8;
        byte[] bytes = data.getBytes();
        byte[] bcd = ASCII_To_BCD(bytes, bytes.length);
        //System.err.println(bcd.length);
        //如果密文长度大于模长则要分组解密
        String ming = "";
        byte[][] arrays = splitArray(bcd, key_len);
        for(byte[] arr : arrays){
            ming += new String(cipher.doFinal(arr));
        }
        return ming;
    }
    /**
     * ASCII码转BCD码
     *
     */
    public static byte[] ASCII_To_BCD(byte[] ascii, int asc_len) {
        byte[] bcd = new byte[asc_len / 2];
        int j = 0;
        for (int i = 0; i < (asc_len + 1) / 2; i++) {
            bcd[i] = asc_to_bcd(ascii[j++]);
            bcd[i] = (byte) (((j >= asc_len) ? 0x00 : asc_to_bcd(ascii[j++])) + (bcd[i] << 4));
        }
        return bcd;
    }
    public static byte asc_to_bcd(byte asc) {
        byte bcd;  

        if ((asc >= '0') && (asc <= '9'))
            bcd = (byte) (asc - '0');
        else if ((asc >= 'A') && (asc <= 'F'))
            bcd = (byte) (asc - 'A' + 10);
        else if ((asc >= 'a') && (asc <= 'f'))
            bcd = (byte) (asc - 'a' + 10);
        else
            bcd = (byte) (asc - 48);
        return bcd;
    }
    /**
     * BCD转字符串
     */
    public static String bcd2Str(byte[] bytes) {
        char temp[] = new char[bytes.length * 2], val;  

        for (int i = 0; i < bytes.length; i++) {
            val = (char) (((bytes[i] & 0xf0) >> 4) & 0x0f);
            temp[i * 2] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');  

            val = (char) (bytes[i] & 0x0f);
            temp[i * 2 + 1] = (char) (val > 9 ? val + 'A' - 10 : val + '0');
        }
        return new String(temp);
    }
    /**
     * 拆分字符串
     */
    public static String[] splitString(String string, int len) {
        int x = string.length() / len;
        int y = string.length() % len;
        int z = 0;
        if (y != 0) {
            z = 1;
        }
        String[] strings = new String[x + z];
        String str = "";
        for (int i=0; i<x+z; i++) {
            if (i==x+z-1 && y!=0) {
                str = string.substring(i*len, i*len+y);
            }else{
                str = string.substring(i*len, i*len+len);
            }
            strings[i] = str;
        }
        return strings;
    }
    /**
     *拆分数组
     */
    public static byte[][] splitArray(byte[] data,int len){
        int x = data.length / len;
        int y = data.length % len;
        int z = 0;
        if(y!=0){
            z = 1;
        }
        byte[][] arrays = new byte[x+z][];
        byte[] arr;
        for(int i=0; i<x+z; i++){
            arr = new byte[len];
            if(i==x+z-1 && y!=0){
                System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, y);
            }else{
                System.arraycopy(data, i*len, arr, 0, len);
            }
            arrays[i] = arr;
        }
        return arrays;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
    	HashMap<String, Object> map = getKeys();
        //生成公钥和私钥
        RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) map.get("public");
        RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) map.get("private");  

        //模
        String modulus = publicKey.getModulus().toString();
        System.out.println("pubkey modulus="+modulus);
        //公钥指数
        String public_exponent = publicKey.getPublicExponent().toString();
        System.out.println("pubkey exponent="+public_exponent);
        //私钥指数
        String private_exponent = privateKey.getPrivateExponent().toString();
        System.out.println("private exponent="+private_exponent);
        //明文
        String ming = "111";
        //使用模和指数生成公钥和私钥
        RSAPublicKey pubKey = RSAUtils.getPublicKey(modulus, public_exponent);
        RSAPrivateKey priKey = RSAUtils.getPrivateKey(modulus, private_exponent);
        //加密后的密文
        String mi = RSAUtils.encryptByPublicKey(ming, pubKey);
        System.err.println("mi="+mi);
        //解密后的明文
        String ming2 = RSAUtils.decryptByPrivateKey(mi, priKey);
        System.err.println("ming2="+ming2);
    }
}

最后，那个js的RSA实现我是在如下链接下载的：

http://www.oschina.net/code/snippet_1611_4789