数据加密方案

末蓝、 2022-12-17 15:55 214阅读 0赞

## 1 什么是数据加密 ##

### 1.1 数据加密的定义 ###

> 数据加密又称密码学，它是一门历史悠久的技术，指通过加密算法和加密密钥将明文转变为密文，而解密则是通过解密算法和解密密钥将密文恢复为明文。数据加密目前仍是计算机系统对信息进行保护的一种最可靠的办法。它利用密码技术对信息进行加密，实现信息隐蔽，从而起到保护信息的安全的作用。

### 1.2 加密方式分类 ###

> 数据加密技术要求只有在指定的用户或网络下，才能解除密码而获得原来的数据，这就需要给数据发送方和接受方以一些特殊的信息用于加解密，这就是所谓的密钥。其密钥的值是从大量的随机数中选取的。按加密算法分为对称密钥和非对称密钥两种。

#### 1.2.1 对称密钥 ####

> 加密和解密时使用同一个密钥，即同一个算法。如DES和MIT的Kerberos算法。单密钥是最简单方式，通信双方必须交换彼此密钥，当需给对方发信息时，用自己的加密密钥进行加密，而在接收方收到数据后，用对方所给的密钥进行解密。当一个文本要加密传送时，该文本用密钥加密构成密文，密文在信道上传送，收到密文后用同一个密钥将密文解出来，形成普通文体供阅读。在对称密钥中，密钥的管理极为重要，一旦密钥丢失，密文将无密可保。这种方式在与多方通信时因为需要保存很多密钥而变得很复杂，而且密钥本身的安全就是一个问题。常用的算法有：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK等。  
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#### 1.2.2 非对称密钥 ####

> 非对称密钥由于两个密钥（加密密钥和解密密钥）各不相同，因而可以将一个密钥公开，而将另一个密钥保密，同样可以起到加密的作用。在这种编码过程中，一个密码用来加密消息，而另一个密码用来解密消息。在两个密钥中有一种关系，通常是数学关系。公钥和私钥都是一组十分长的、数字上相关的素数（是另一个大数字的因数）。有一个密钥不足以翻译出消息，因为用一个密钥加密的消息只能用另一个密钥才能解密。每个用户可以得到唯一的一对密钥，一个是公开的，另一个是保密的。公共密钥保存在公共区域，可在用户中传递，甚至可印在报纸上面。而私钥必须存放在安全保密的地方。任何人都可以有你的公钥，但是只有你一个人能有你的私钥。它的工作过程是：“你要我听你的吗？除非你用我的公钥加密该消息，我就可以听你的，因为我知道没有别人在偷听。只有我的私钥（其他人没有）才能解密该消息，所以我知道没有人能读到这个消息。我不必担心大家都有我的公钥，因为它不能用来解密该消息”。 常用的算法有: RSA、DSA、ECDSA等。  
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公开密钥的加密机制虽提供了良好的保密性，但难以鉴别发送者，即任何得到公开密钥的人都可以生成和发送报文。数字签名机制提供了一种鉴别方法，以解决伪造、抵赖、冒充和篡改等问题。 数字签名一般采用非对称加密技术（如RSA），通过对整个明文进行某种变换，得到一个值，作为核实签名。接收者使用发送者的公开密钥对签名进行解密运算，如其结果为明文，则签名有效，证明对方的身份是真实的。当然，签名也可以采用多种方式，例如，将签名附在明文之后。数字签名普遍用于银行、电子贸易等。  
数字签名不同于手写签字：数字签名随文本的变化而变化，手写签字反映某个人个性特征，是不变的；数字签名与文本信息是不可分割的，而手写签字是附加在文本之后的，与文本信息是分离的。

值得注意的是，能否切实有效地发挥加密机制的作用，关键的问题在于密钥的管理，包括密钥的生存、分发、安装、保管、使用以及作废全过程。

### 1.3 对称和非对称加密的区别 ###

#### 对称加密算法 ####

*  优点: 算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高
 *  缺点: 在数据传送前，发送方和接收方必须商定好秘钥，然后 使双方都能保存好秘钥。其次如果一方的秘钥被泄露，那么加密信息也就不安全了。另外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的唯一秘钥，这会使得收、发双方所拥有的钥匙数量巨大，密钥管理成为双方的负担。

#### 非对称加密算法 ####

*  优点: 安全
 *  缺点: 速度较慢

## 2 加密方案原则 ##

### 2.1 接口安全要求 ###

*  1.防伪装攻击（案例：在公共网络环境中，第三方 有意或恶意 的调用我们的接口）
 *  2.防篡改攻击（案例：在公共网络环境中，请求头/查询字符串/内容 在传输过程被修改）
 *  3.防重放攻击（案例：在公共网络环境中，请求被截获，稍后被重放或多次重放）
 *  4.防数据信息泄漏（案例：截获用户登录请求，截获到账号、密码等）

### 2.2 设计原则 ###

*  1.轻量级
 *  2.适合于异构系统（跨操作系统、多语言简易实现）
 *  3.易于开发
 *  4.易于测试
 *  5.易于部署
 *  6.满足接口安全需求（满足接口安全1,2,3），无过度设计。

### 2.3 适用范围 ###

*  1.所有写操作接口（增、删、改 操作）
 *  2.非公开的读接口（如：涉密/敏感/隐私 等信息）

## 3 数据加密解决方案 ##

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### 3.1 客户端 ###

客户端使用RSA + AES对重要信息进行加密。客户端加密过程主要分为以下三个步骤：

*  1.客户端随机产生AES的密钥；
 *  2.对身份证信息（重要信息）进行AES加密；
 *  3.通过使用RSA对AES密钥进行公钥加密。

这样在传输的过程中，即时加密后的AES密钥被别人截取，对其也无济于事，因为他并不知道RSA的私钥，无法解密得到原本的AES密钥，就无法解密用AES加密后的重要信息。

### 3.2 服务端 ###

> 服务端使用RSA + AES对重要信息进行解密。服务端解密过程主要分为以下两个步骤：
> 
>  *  1.对加密后的AES密钥进行RSA私钥解密，拿到密钥原文；
>  *  2.对加密后的重要信息进行AES解密，拿到原始内容。

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