根据HTTPS原理实现一套简单的加密方案

前言

http和https的区别,几乎被面试官问烂了。下面的一个测试用例简单展示了https的原理,你也可以用这套方案作为自己的加密方式运用到实际项目中。如果阅读代码困难,请直接复制代码到IDE debug,掌握https只需3分钟。

1.用例实现
public class HttpsDemo {

    /**
     * RSA 秘钥算法
     */
    public static final String KEY_ALGORITHM_RSA = "RSA";

    /**
     * AES秘钥算法
     */
    public static final String KEY_ALGORITHM_AES = "AES";

    /**
     * 默认字符集:UTF-8
     */
    public static final String DEFAULT_CHARSET = "UTF-8";

    /**
     * RSA最大加密明文大小
     */
    private static final int MAX_ENCRYPT_BLOCK = 117;

    /**
     * RSA最大解密密文大小
     */
    private static final int MAX_DECRYPT_BLOCK = 128;

    /**
     * AES加解密算法
     */
    private static final String CIPHER_ALGORITHM_AES = "AES/ECB/PKCS5Padding";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
        String publicKey = "MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQCpnDaXs4kZr57XvusSXjDc+jdSdmkxO+RrRTvr\n"
                + "1PDjxu/8PiiBqK6O4ahYOyXZWZsSjyRD4Z7BUuhLw9GtqJoNojNmu/Tg1asdoaWeF5h+R/UN+Lu5\n"
                + "XCwGrUsXaOLXYTUJCA7jvrwruRTQ1wP+OkIr1mi990PY3vfwq0W1NuaoCwIDAQAB";

        String privateKey = "MIICdwIBADANBgkqhkiG9w0BAQEFAASCAmEwggJdAgEAAoGBAKmcNpeziRmvnte+6xJeMNz6N1J2\n"
                + "aTE75GtFO+vU8OPG7/w+KIGoro7hqFg7JdlZmxKPJEPhnsFS6EvD0a2omg2iM2a79ODVqx2hpZ4X\n"
                + "mH5H9Q34u7lcLAatSxdo4tdhNQkIDuO+vCu5FNDXA/46QivWaL33Q9je9/CrRbU25qgLAgMBAAEC\n"
                + "gYAr/FscFG9lvenPwa9s4AiEBk/6jsLRBdtDBn13t42RRLJQFD6lAX3jiBoEZ7J1H4vb0EtzXzuw\n"
                + "nzOnEm16P9NTcC/5oxDeE7ER5K1+kddwukSSXchL750Dvg2Ep4PNeDF3v7icbZp23WuzBcZSuKdz\n"
                + "B3lNJolQpFUiDw9BapiJQQJBAPbI0q1FLsHcTgEB770mSCRkXYieWwK9pxiM6n3c6CSM2Oh+HgV+\n"
                + "51/1ARnhlYq6Dcps1UCSzm5QMDb5FwBnUxMCQQCv8aFTolz/J7cjz8uGKC+6DH4Ir7+2vkYcC1Bz\n"
                + "Hq6mSlH3MWUrq3TKWsn+Lv5cWtCFn2qsl7+V3NsU55KOjX4pAkB6+O1KXCwFfBL+m4lsFrRiNgUJ\n"
                + "u+ccAYdPS4DZwQeIlwrLJ3UsReVjwoGO9QMAgt+2W+8T41OsUpcD/bGBiPszAkEApU6qW9D1/UnM\n"
                + "WVpYB8FkLjKki/bMcp9NcfXzbWYLg/PaFR2Ux7X9Mk6g8DApDo7I0nMYn/anq99o+7gjy8oHGQJB\n"
                + "AMbkvILpBoP5YDJxalmdh9OaKS0HXgTMhgFVurRPgwuHxfkm01vt4Py33lpd8bVDzS+A9Txn1Kvx\n" + "fHuVj1RJDdI=";

        String content = "{\n" + "    \"resp_data\":{\n" + "        \"loan_amt\":\"101900\",\n"
                + "        \"loan_list\":[\n" + "            {\n" + "                \"cost_list\":[\n"
                + "                    {\n" + "                        \"actual_payamt\":\"98000\",\n"
                + "                        \"actual_paydate\":\"\",\n"
                + "                        \"deductionamt\":\"0\",\n"
                + "                        \"fee_code\":\"F010\",\n"
                + "                        \"fee_name\":\"F010-车款\",\n"
                + "                        \"loan_serial_no\":\"I41O90P0007591A8C00000D91268E9\",\n"
                + "                        \"original_payamt\":\"98000\",\n"
                + "                        \"pay_status\":\"5 \"\n" + "                    },\n"
                + "                    {\n" + "                        \"actual_payamt\":\"1000\",\n"
                + "                        \"actual_paydate\":\"\",\n"
                + "                        \"deductionamt\":\"0\",\n"
                + "                        \"fee_code\":\"0012\",\n"
                + "                        \"fee_name\":\"F0012-GPS加价\",\n"
                + "                        \"loan_serial_no\":\"I41O98R0027591A8C000000D7C2C28\",\n"
                + "                        \"original_payamt\":\"1000\",\n"
                + "                        \"pay_status\":\"5 \"\n" + "                    },\n"
                + "                    {\n" + "                        \"actual_payamt\":\"2450\",\n"
                + "                        \"actual_paydate\":\"\",\n"
                + "                        \"deductionamt\":\"0\",\n"
                + "                        \"fee_code\":\"F011\",\n"
                + "                        \"fee_name\":\"F011-账户管理费\",\n"
                + "                        \"loan_serial_no\":\"I41O94N0017591A8C00000BFE2002E\",\n"
                + "                        \"original_payamt\":\"2450\",\n"
                + "                        \"pay_status\":\"5 \"\n" + "                    }\n" + "                ],\n"
                + "                \"loan_batch\":\"PAY20180714001114\"\n" + "            }\n" + "        ],\n"
                + "        \"loan_status\":\"5\",\n" + "        \"order_no\":\"1000136848\"\n" + "    },\n"
                + "    \"resp_msg\":\"查询成功。\",\n" + "    \"resp_code\":\"0000\"\n" + "}";

        System.out.println("请求明文:" + content);

        // 1.获取AES随机秘钥
        String randomKey = getAESRandomKey();
        System.out.println("AES随机秘钥:" + randomKey);

        /* 请求加密 */
        // 2. AES加密请求内容(传到后端)
        String encryptAES = encryptAES(content, randomKey);
        System.out.println("AES 加密结果:" + encryptAES);

        // 3. 加密AES秘钥(传到后端)
        String encryptKey = encryptRSA(randomKey, publicKey);
        System.out.println("AES的秘钥加密结果:" + encryptKey);

        // 4. 对密文生成签名(传到后端)
        String signature = doSign(encryptAES);
        System.out.println("生成的签名:" + signature);



        /* 响应解密 */
        // 1. 验签
        System.out.println("验签结果:" + doCheck(encryptAES, signature));

        // 2. 通过RSA私钥解密,得到通过AES秘钥
        String decryptKey = decryptRSA(encryptKey, privateKey);
        System.out.println("AES的秘钥解密结果:" + decryptKey);

        // 3. AES解密请求内容
        String decryptAES = decryptAES(encryptAES, decryptKey);
        System.out.println("AES 解密结果:" + decryptAES);

    }

    /**
     * RSA加密
     *
     * @param content   待加密数据
     * @param publicKey 公钥
     * @return 密文
     * @throws Exception RSA加密异常
     */
    public static String encryptRSA(String content, String publicKey) throws Exception {
        return encryptRSA(content, publicKey, DEFAULT_CHARSET);
    }

    /**
     * RSA加密
     *
     * @param content   待加密数据
     * @param publicKey 公钥
     * @param charset   字符集
     * @return 密文
     * @throws Exception RSA加密异常
     */
    public static String encryptRSA(String content, String publicKey, String charset) throws Exception {
        try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()) {
            // 取公钥
            X509EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(publicKey));
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM_RSA);
            PublicKey key = keyFactory.generatePublic(pkcs8EncodedKeySpec);

            // 对数据加密
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);

            byte[] data = content.getBytes(charset);

            // 对数据分段加密
            doFinal(data, cipher, out, MAX_ENCRYPT_BLOCK);

            byte[] encryptedData = out.toByteArray();
            return new String(Base64.encodeBase64(encryptedData), charset);
        }

    }

    /**
     * 用私钥解密
     *
     * @param content    加密的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @return 明文
     * @throws Exception 私钥解密异常
     */
    public static String decryptRSA(String content, String privateKey) throws Exception {
        return decryptRSA(content, privateKey, DEFAULT_CHARSET);
    }

    /**
     * 用私钥解密
     *
     * @param content    加密的数据
     * @param privateKey 私钥
     * @param charset    字符集
     * @return 明文
     * @throws Exception 私钥解密异常
     */
    public static String decryptRSA(String content, String privateKey, String charset) throws Exception {
        try (ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream()) {
            // 取私钥
            PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(Base64.decodeBase64(privateKey));
            KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM_RSA);
            PrivateKey key = keyFactory.generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);

            // 对数据解密
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);

            byte[] data = Base64.decodeBase64(content);

            // 对数据分段加密
            doFinal(data, cipher, out, MAX_DECRYPT_BLOCK);

            byte[] decryptedData = out.toByteArray();
            return new String(decryptedData, charset);
        }
    }

    /**
     * 生成签名
     *
     * @param content 请求内容
     * @return 签名
     */
    public static String doSign(String content) {
        if (StringUtils.isBlank(content)) {
            return null;
        }
        return DigestUtils.md5Hex(content);
    }

    /**
     * 校验签名
     *
     * @param content 请求内容
     * @param sign    签名
     * @return 校验结果
     */
    public static boolean doCheck(String content, String sign) {
        String signature = doSign(content);
        return StringUtils.equals(sign, signature);
    }

    /**
     * AES加密
     *
     * @param content 明文
     * @param key     秘钥
     * @return 密文
     * @throws Exception AES加密异常
     */
    public static String encryptAES(String content, String key) throws Exception {
        return encryptAES(content, key, DEFAULT_CHARSET);
    }

    /**
     * AES加密
     *
     * @param content 明文
     * @param key     秘钥
     * @param charset 字符集
     * @return 密文
     * @throws Exception AES加密异常
     */
    public static String encryptAES(String content, String key, String charset) throws Exception {
        Key k = new SecretKeySpec(key.getBytes(charset), KEY_ALGORITHM_AES);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_AES);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, k);
        return Base64.encodeBase64String(cipher.doFinal(content.getBytes(charset)));
    }

    /**
     * AES解密
     *
     * @param content 密文
     * @param key     秘钥
     * @return 明文
     * @throws Exception AES解密异常
     */
    public static String decryptAES(String content, String key) throws Exception {
        return decryptAES(content, key, DEFAULT_CHARSET);
    }

    /**
     * AES解密
     *
     * @param content 密文
     * @param key     秘钥
     * @param charset 字符集
     * @return 明文
     * @throws Exception AES解密异常
     */
    public static String decryptAES(String content, String key, String charset) throws Exception {
        Key k = new SecretKeySpec(key.getBytes(charset), KEY_ALGORITHM_AES);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM_AES);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, k);
        return new String(cipher.doFinal(Base64.decodeBase64(content)), charset);
    }

    /**
     * 获取AES随机秘钥
     *
     * @return AES秘钥
     * @throws Exception 获取AES随机秘钥异常
     */
    public static String getAESRandomKey() throws Exception {
        // 实例化
        KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM_AES);
        // 设置密钥长度
        kgen.init(128);
        // 生成密钥
        SecretKey skey = kgen.generateKey();
        // 对密钥的二进制编码,做base64转换
        return Base64.encodeBase64String(skey.getEncoded());
    }

    /**
     * 对数据分段解密
     *
     * @param data     数据
     * @param cipher   处理器
     * @param out      输出流
     * @param maxBlock 最大长度限制
     * @throws Exception 对数据分段解密异常
     */
    public static void doFinal(byte[] data, Cipher cipher, ByteArrayOutputStream out, int maxBlock) throws Exception {
        int offSet = 0;
        byte[] cache;
        int i = 0;
        int inputLen = data.length;
        // 对数据分段解密
        while (inputLen - offSet > 0) {
            if (inputLen - offSet > maxBlock) {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, maxBlock);
            } else {
                cache = cipher.doFinal(data, offSet, inputLen - offSet);
            }
            out.write(cache, 0, cache.length);
            i++;
            offSet = i * maxBlock;
        }
    }
}
2.可能会遇到问题

加密解密时报错:java.security.InvalidKeyException: Illegal key size
请下载 US_export_policy.jarlocal_policy.jar 放入JAVA_HOME/lib/security/目录。
Thx!

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