網(wǎng)絡(luò)框架- HTTP加密策略介紹

做網(wǎng)絡(luò)框架丁屎，勢必要與http請求打交道负饲，那么加密策略也是各大公司必不可少的部分。這篇文章我來總結(jié)下我接觸過的加密算法和策略谬哀。

一刺覆、基礎(chǔ)

首先http協(xié)議本身存在安全性問題，主要為如下幾點：

數(shù)據(jù)隱私性：通信使用明文史煎、內(nèi)容可能被竊取。
數(shù)據(jù)完整性：無法證明報文完整性驳糯，內(nèi)容可能遭篡改篇梭。
身份認證：不驗證通信方身份，可能遭遇偽裝酝枢。

因此要解決這些問題恬偷，就引入了加密。那么目前加密主要分兩大類：

自定義：說白了就是跟服務(wù)端約定好加解密方案和規(guī)則帘睦，對請求和響應(yīng)進行加密袍患，防止明文裸奔，同時做好完整性認證和身份認證竣付。
三方：用https诡延，https在http基礎(chǔ)上增加了ssl加密層，對傳輸數(shù)據(jù)幫你做好了加解密古胆，通過購買證書肆良、添加證書記錄筛璧、頒發(fā)證書后上傳來完成域名https化就行∪鞘眩客戶端只需要配置下網(wǎng)絡(luò)庫去支持https夭谤，目前volley和okhttp都支持https。

二巫糙、加密算法

好朗儒，那么不管是自定義還是三方方案，都會用到加密算法参淹，那么基本加密算法還是有必要了解下醉锄。

2.1 簽名和加密

A向B發(fā)送信息，數(shù)據(jù)簽名是讓B確認信息是A發(fā)送的承二，不是別人榆鼠。而數(shù)據(jù)加密保證數(shù)據(jù)不能被除B之外的其他人獲取到。

2.2 加密算法

1）對稱性加密算法
加密和解密使用同一個密鑰（私鑰）亥鸠，信息接收雙方都需事先知道密匙和加解密算法妆够。

AES 高級加密標準，又稱Rijndael加密法负蚊，是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標準神妹。

ECB模式 (Electronic Codebook Book)將整個明文分成若干段相同的小段，然后對每一小段進行加密家妆。
CBC模式(Cipher Block Chaining)先將明文切分成若干小段鸵荠，然后每一小段與初始塊或者上一段的密文段進行異或運算后，再與密鑰進行加密伤极。

優(yōu)點：加解密速度快蛹找、效率高。
缺點：對稱加密時哨坪，都需要使用其他人不知道的唯一秘鑰庸疾，密鑰數(shù)量巨大，管理和分發(fā)非常困難当编，秘鑰一旦泄露届慈，加密信息就不安全了。
作用：對傳輸明文加解密忿偷。

2）非對稱加密算法
加密和解密所使用的不是同一個密鑰金顿，通常有兩個密鑰，稱為"公鑰"和"私鑰"鲤桥，它們兩個必需配對使用揍拆，否則不能打開加密文件。雙方分別生成公私鑰芜壁，公鑰給對方礁凡，私鑰自己保留高氮。拿對方的公鑰向?qū)Ψ桨l(fā)送加密信息，對方拿私鑰解密顷牌。

RSA 目前主流的非對稱加密算法剪芍。

優(yōu)點：秘鑰管理方便，安全性高窟蓝。
缺點：加解密過程復(fù)雜罪裹，耗時長，只適合對少量數(shù)據(jù)加密运挫。
數(shù)據(jù)加密：任何發(fā)送方都可以用接收方的公鑰加密状共，接收方用對應(yīng)的私鑰解密。
數(shù)據(jù)簽名：用發(fā)送方的私鑰加密谁帕，任何接收方都可以用發(fā)送方公鑰解密峡继。

3）散列算法/哈希算法
一種單向加密算法，過程不可逆匈挖。

MD5 信息摘要算法碾牌。把任意數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為定長（或限制長度）的數(shù)據(jù)，

SHA1 也是一種哈希算法儡循，與md5類似舶吗。SHA1摘要比md5長32位，安全性更好择膝，但是運算步驟要多一些誓琼，所以慢一些。

作用：進行一致性驗證肴捉、數(shù)字簽名腹侣、安全訪問認證。

4）密鑰交換方案
D-H 依賴的是：離散對數(shù)運算齿穗。

有兩個公開的數(shù)g和p,其中p為素數(shù)筐带，g是p的一個元根。
甲：私鑰a  A = g^a mod p  把A發(fā)給乙
乙：私鑰b  B= g^b mod p 把B發(fā)給甲

甲：B^a mod p = Fkey
乙：A^b mod p =Skey

Fkey = Skey
只要私鑰不泄漏就行缤灵。

ECDH = ECC +DH https使用ECDH密鑰交換.
DH和ECDH的主要的作用就是在通信雙方發(fā)送一些公有參數(shù)，保留私有參數(shù)蓝晒，而后通過一系列計算雙方都能夠得到一個一致的結(jié)果腮出。而這個運算的逆運算復(fù)雜度過高，在有限時間內(nèi)不可解（至少量子計算機問世以前不可解）芝薇，以保證密鑰安全性胚嘲。

5）其他算法
嚴格意義上不算加密。

Base64 一種編碼方式洛二，用來將非ASCII字符的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ASCII字符的一種轉(zhuǎn)換算法馋劈。

作用：便于網(wǎng)絡(luò)傳輸攻锰。

算法基本分這么四類，每一類都包含但不限于這么幾種妓雾，每類我只例舉了目前最為主流的方案娶吞，最個基本介紹。

三械姻、加密策略

那么妒蛇，介紹完加密算法，接下來談?wù)勀壳爸饕褂玫募用懿呗浴?/p>

3.1 RSA+SHA1

用SHA算法進行簽名楷拳，用RSA算法進行加密绣夺。

加密流程：
1)利用私鑰將請求參數(shù)進行 SHA1withRSA 簽名即可。

/**
* 進行sha1 Rsa算法簽名
* @param str
* @param privateKey
* @return
*/
public static byte[] sha1WithRsa(String str, PrivateKey privateKey) {
    try {
        Signature signature = Signature.getInstance("SHA1withRSA");
       signature.initSign(privateKey);
       signature.update(str.getBytes());
       return signature.sign();
   } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        e.printStackTrace();
   } catch (SignatureException e) {
        e.printStackTrace();
   } catch (InvalidKeyException e) {
        e.printStackTrace();
   }
    return null;
}

2)加密完成開始打包參數(shù)欢揖。

主要玩的是這個類：/Android/sdk/sources/android-27/java/security/Signature.java

3.2 RSA+AES

使用RSA來首先傳輸AES的密鑰給對方陶耍，然后再使用AES來進行加密通訊。

加密流程：
1)將請求參數(shù)進行AES加密她混。

public static byte[] encryptByAes(String data, String pass, String init,
       String mode) throws Exception {
    String transformation;
    //選擇CBC or ECB模式
   if (mode.equals(Constant.ECODE_METHOD)) {
        transformation = Constant.AES_TRANSFORMATION_CBC;
   } else {
        transformation = Constant.AES_TRANSFORMATION_ECB;
   }
    try {
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(transformation);
       int blockSize = cipher.getBlockSize();
       ...
       // 將隨機生成的密碼變成AES算法的私鑰
       SecretKeySpec keyspec = new SecretKeySpec(hexString2Bytes(pass),
               "AES");
       // ECB don't need ivspec
       IvParameterSpec ivspec = new IvParameterSpec(init.getBytes());
       if (mode.equals(Constant.ECODE_METHOD)) {
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyspec, ivspec);
       } else {
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, keyspec);
       }
        byte[] encrypted = cipher.doFinal(plaintext);
       return encrypted;
   } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
       return new byte[0];
   }
}

2)利用私鑰將AES加密后的結(jié)果進行RSA加密烈钞。

/**
* 進行Rsa算法加密
* @param data 需要加密的數(shù)據(jù)
* @param privateKey 加密所需要的私鑰
* @return
*/
public static byte[] encryptByRsa(String data, PrivateKey privateKey) {
    try 
       Cipher cipher = Cipher.getInstance(Constant.RSA_TRANSFORMATION);
       cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, privateKey);
       byte[] encryptData = cipher.doFinal(data.getBytes());
       return encryptData;
   } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
       return new byte[0];
   }
}

3)加密完成開始打包參數(shù)。

主要玩的是這個類：Android/sdk/sources/android-27/javax/crypto/Cipher.java

公司保密性原因产上，具體細節(jié)不便過多透露棵磷，這里了解個大概策略就行，具體加解密代碼網(wǎng)上應(yīng)該能搜到一大堆晋涣。

3.3 數(shù)據(jù)簽名
這種方案就純跟服務(wù)端去自定義你們覺得合適的加密方式來滿足明文保密仪媒、明文完整性驗證和身份驗證的需要。

3.4 Https

HTTPS = HTTP+SSL（TLS）谢鹊。

原本HTTP和TCP/UDP直接通信算吩，而加了SSL后，就變成HTTP先和SSL通信佃扼，再由SSL和TCP/UDP通信偎巢。

HTTPS和HTTP的主要區(qū)別：

https協(xié)議需要到ca申請證書，一般免費證書較少兼耀，需要一定費用压昼。
http是超文本傳輸協(xié)議，信息是明文傳輸瘤运，https則是具有安全性的ssl加密傳輸協(xié)議窍霞。
HTTPS協(xié)議是由SSL+HTTP協(xié)議構(gòu)建的可進行加密傳輸、身份認證的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議拯坟，比http協(xié)議安全但金。

說白了，https就是在http協(xié)議層面幫你做了加密郁季。

優(yōu)點：加密傳輸冷溃、身份認證钱磅、安全性高。

缺點：

HTTPS協(xié)議握手階段比較費時似枕，會使頁面的加載時間延長盖淡，同時增加耗電；（這個沒驗證過具體程度）
證書需要一定費用菠净。
加密和證書都依賴第三方禁舷，存在風(fēng)險。

Https也是對稱加密和非對稱加密結(jié)合的方式毅往。

https流程解析：

https流程

client -> http請求 ->server
server ->證書（公鑰牵咙、私鑰）->公鑰->client
client ->TLS驗證公鑰有效- 生成隨機數(shù)用公鑰加密生成私鑰 ->server
server->用隨機數(shù)私鑰對明文進行對稱加密 -> client
client ->隨機數(shù)私鑰對明文解密->server

各加密算法在https中的作用：
CA證書：由它生產(chǎn)的公鑰能確認服務(wù)端正確性，防止中間人攻擊攀唯。
AES：明文加密洁桌，但是加密效率高，但是密鑰不安全侯嘀。
RSA：保證AES密鑰安全性另凌。
DH/ECDH：向前安全。

注：只要 rsa 私鑰被破解了戒幔，就可以解開以前的信息的對稱密鑰吠谢，然后就破解了以前的信息。
而 DH 是當(dāng)時 client 和 server 共同算出的對稱密鑰诗茎，即時 rsa 私鑰被破解工坊，以往的信息仍然是安全的。

四敢订、實戰(zhàn)

參考：
HTTPS的加密原理
 https 的加密原理
 請教DH算法在混合加密中王污，到底起什么作用？