Java http加签、验签实现方案详解_Java

为什么要加密验签？防止报文明文传输

数据在网络传输过程中，容易被抓包。如果使用的是http协议的请求/响应(request or response),它是明文传输的，都是可以被截获、篡改、重放(重发)的。所以需要进行数据的加密验签，所以需要考虑以下几点。

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）
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）
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）
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）

实现方式

常见的方式，就是对关键字段加密。比如查询订单接口，就可以对订单号进行加密。一般常用的加密算法对称加密算法(如：aes），或者哈希算法处理(如：md5)

对称加密：加密和解密使用相同秘钥的加密算法

采用单钥密码系统的加密方法，同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密，这种加密方法称为对称加密，也称为单密钥加密。

非对称加密：非对称加密算法需要两个密钥(公开密钥和私有密钥)。公钥和私钥是成对存在的，如果用公钥对数据加密，只有对应的私钥才能解密。（非对称加密是更安全的做法，加密是算法rsa或sm2）

非对称加密算法需要两个密钥来进行加密和解密，这两个密钥是公开密钥（public key，简称公钥）和私有密钥（private key，简称私钥）。

加签验签：使用hash算法（如 md5或者sha-256）把原始请求参数生成报文摘要，然后用私钥对这个摘要进行加密，得到报文对应的sign

加签：用hash函数把原始报文生成报文摘要，然后用私钥对这个摘要进行加密，就得到这个报文对应的数字签名。通常来说呢，请求方会把「数字签名和报文原文」一并发送给接收方。

验签：接收方拿到原始报文和数字签名后，用「同一个hash函数」从报文中生成摘要a。另外，用对方提供的公钥对数字签名进行解密，得到摘要b，对比a和b是否相同，就可以得知报文有没有被篡改过。

客户端操作

请求参数：

字段	类型	必传	说明
sign	string	是	接口签名，用户接口验证
app_id	string	是	开放平台的app_id，例如：1234
date_time	string	是	当前时间戳
key	string	是	开发平台的app_key，例如：xa12#da
name	string	是	业务参数
age	string	是	业务参数

业务参数消息体数据格式：content-type 指定为 application/json

1.将请求参数中除sign外的多个键值对，根据键按照字典序排序，并按照"key1=value1&key2=value2…"的格式拼成一个字符串

string sortstr=" age=11&app_id=1234&date_time=1656926899731&name=xxx"

2.将key拼接在第一步中排序后的字符串后面得到待签名字符串

string sortstr ="age=11&app_id=1234&date_time=1656926899731&name=xxxkey=xa12#da"

3.使用md5算法加密待加密字符串并转为大写即为sign

string sign ="57a132b7585f77b1948812275be945b8"

4.将sign添加到请求参数中

https://www.baidu.com/test/get?age=11&app_id=1234&date_time=1656926899731&name=xxx&sign=57a132b7585f77b1948812275be945b8

需要注意以下重要规则：

◆ 请求参数中有中文时，中文需要经过url编码，但计算签名时不需要；

◆ 请求参数的值为空则不参与签名；

◆ 参数名区分大小写；

◆ sign参数不参与签名；

服务端操作
1.接收到请求参数，转json格式
2.验签
   2.1拿出用户签名
   2.2根据app_id 拿去数据库中的key，使用该key进行重签参数
   2.3如果重签结果和用户签名一致则通过，否则返回签名错误
   2.4校验参数中的时间戳，如果时间戳超过当前时间5分钟则签名失效
3.如果c、d都通过则正常请求业务

package com.chinaunicom.utils;
import cn.hutool.crypto.secureutil;
import com.alibaba.fastjson.jsonobject;
import lombok.extern.slf4j.slf4j;
import org.apache.commons.lang3.stringutils;
import java.util.*;
/**
 * @author yming wang
 * @date 2024/3/4 13:48
 * @desc
 */
@slf4j
public class signutil {
    /**
     * sign有效期
     */
    private static final int times = 111 * 60 * 1000;
    public static boolean check(jsonobject params, string appkey, string sign) {
        try {
            //公钥验签
            sign = rsautils.decryptbypublickey(sign, appkey);
            if (!sign.equals(getsign(params, appkey))) {
                log.info("签名内容正确");
                return false;
            }
            long expiretime = params.getlong("timestamp");
            long currtime = system.currenttimemillis();
            if ((currtime - expiretime) < 0 || (currtime - expiretime) > times) {
                log.info("签名时间已过期");
                return false;
            }
            log.info("验签成功");
            return true;
        } catch (exception e) {
            log.error("验签发生异常：", e);
        }
        return false;
    }
    /**
     * @param params
     * @return java.lang.string
     * @params:
     * @author yming wang
     * @date 2024/3/4 14:44
     * @desc 加签算法: 原始报文 ---hash算法---> 消息摘要 ---rsa私钥加密---> 数字签名
     * 验签算法：数字签名 ---rsa公钥解密--> 消息摘要 ---> 根据参数重新摘要 ---> 对比摘要喜喜
     */
    public static string getsign(jsonobject params, string appkey) {
        //将参数进行升序
        string sortparams = sortparams(params, appkey);
        //将参数进行hash生成消息摘要
        string sign = secureutil.md5(sortparams);
        return sign;
    }
    /**
     * @param params
     * @param appkey
     * @return java.lang.string
     * @params:
     * @author yming wang
     * @date 2024/3/4 15:25
     * @desc 将参数进行升序
     */
    public static string sortparams(jsonobject params, string appkey) {
        list<map.entry<string, object>> entries = new arraylist<>(params.entryset());
        collections.sort(entries, comparator.comparing(map.entry::getkey));
        stringbuffer str = new stringbuffer();
        for (map.entry<string, object> entry : entries) {
            object value = entry.getvalue();
            if (value != null && stringutils.isnotblank(value.tostring())) {
                str.append(entry.getkey());
                str.append("=");
                str.append(value);
                str.append("&");
            }
        }
        //md5加上盐值避免根绝request body参数生成sign
        str.append("appkey");
        str.append("=");
        str.append(appkey);
        return str.tostring();
    }
    public static void main(string[] args) throws exception {
        string privatekey = "privatekey ";
        string publickey = "publickey ";
        jsonobject data = new jsonobject();
        data.put("appid", "10002");
        data.put("username", "用户名");
        data.put("account", "用户账号");
        string pwd = rsautils.encryptbyprivatekey("用户密码", privatekey);
        log.info("encryptpwd：{}", pwd);
        data.put("password", pwd);
        long timestamp = system.currenttimemillis();
        data.put("timestamp", timestamp);
        //消息摘要
        string sign = getsign(data, publickey);
        log.info("timestamp：{}", timestamp);
        log.info("istrue：{}", sign.equals(getsign(data, publickey)));
        log.info("消息摘要：{}", sign);
        //生成数字证书
        sign = rsautils.encryptbyprivatekey(sign, privatekey);
        log.info("生成数字证书：{}", sign);
        log.info("打印请求参数：{}", data);
        log.info("验签：{}", check(data, publickey, sign));
    }
}

package com.chinaunicom.utils;
import lombok.extern.slf4j.slf4j;
import javax.crypto.cipher;
import java.security.*;
import java.security.spec.pkcs8encodedkeyspec;
import java.security.spec.x509encodedkeyspec;
import java.util.base64;
import java.util.hashmap;
import java.util.map;
/**
 * @program: csdn
 * @description: yming wang
 * @author: wyming
 * @create: 2021-06-08 09:30:14
 **/
@slf4j
public class rsautils {
    /**
     * 签名算法名称
     */
    private static final string rsa_key_algorithm = "rsa";
    /**
     * 标准签名算法名称
     */
    private static final string rsa_signature_algorithm = "sha1withrsa";
    private static final string rsa2_signature_algorithm = "sha256withrsa";
    /**
     * rsa密钥长度,默认密钥长度是1024,密钥长度必须是64的倍数，在512到65536位之间,不管是rsa还是rsa2长度推荐使用2048
     */
    private static final int key_size = 2048;
    /**
     * 生成密钥对
     *
     * @return 返回包含公私钥的map
     */
    public static map<string, string> generatekey() {
        keypairgenerator keygen;
        try {
            keygen = keypairgenerator.getinstance(rsa_key_algorithm);
        } catch (nosuchalgorithmexception e) {
            throw new runtimeexception("rsa初始化密钥出现错误,算法异常");
        }
        securerandom secrand = new securerandom();
        //初始化随机产生器
        secrand.setseed("alian".getbytes());
        //初始化密钥生成器
        keygen.initialize(key_size, secrand);
        keypair keypair = keygen.genkeypair();
        //获取公钥并转成base64编码
        byte[] pub_key = keypair.getpublic().getencoded();
        string publickeystr = base64.getencoder().encodetostring(pub_key);
        //获取私钥并转成base64编码
        byte[] pri_key = keypair.getprivate().getencoded();
        string privatekeystr = base64.getencoder().encodetostring(pri_key);
        //创建一个map返回结果
        map<string, string> keypairmap = new hashmap<>();
        keypairmap.put("publickeystr", publickeystr);
        keypairmap.put("privatekeystr", privatekeystr);
        return keypairmap;
    }
    /**
     * 公钥加密(用于数据加密)
     *
     * @param data         加密前的字符串
     * @param publickeystr base64编码后的公钥
     * @return base64编码后的字符串
     * @throws exception
     */
    public static string encryptbypublickey(string data, string publickeystr) throws exception {
        //java原生base64解码
        byte[] pubkey = base64.getdecoder().decode(publickeystr);
        //创建x509编码密钥规范
        x509encodedkeyspec x509keyspec = new x509encodedkeyspec(pubkey);
        //返回转换指定算法的keyfactory对象
        keyfactory keyfactory = keyfactory.getinstance(rsa_key_algorithm);
        //根据x509编码密钥规范产生公钥对象
        publickey publickey = keyfactory.generatepublic(x509keyspec);
        //根据转换的名称获取密码对象cipher（转换的名称：算法/工作模式/填充模式）
        cipher cipher = cipher.getinstance(keyfactory.getalgorithm());
        //用公钥初始化此cipher对象（加密模式）
        cipher.init(cipher.encrypt_mode, publickey);
        //对数据加密
        byte[] encrypt = cipher.dofinal(data.getbytes());
        //返回base64编码后的字符串
        return base64.getencoder().encodetostring(encrypt);
    }
    /**
     * 私钥解密(用于数据解密)
     *
     * @param data          解密前的字符串
     * @param privatekeystr 私钥
     * @return 解密后的字符串
     * @throws exception
     */
    public static string decryptbyprivatekey(string data, string privatekeystr) throws exception {
        //java原生base64解码
        byte[] prikey = base64.getdecoder().decode(privatekeystr);
        //创建pkcs8编码密钥规范
        pkcs8encodedkeyspec pkcs8keyspec = new pkcs8encodedkeyspec(prikey);
        //返回转换指定算法的keyfactory对象
        keyfactory keyfactory = keyfactory.getinstance(rsa_key_algorithm);
        //根据pkcs8编码密钥规范产生私钥对象
        privatekey privatekey = keyfactory.generateprivate(pkcs8keyspec);
        //根据转换的名称获取密码对象cipher（转换的名称：算法/工作模式/填充模式）
        cipher cipher = cipher.getinstance(keyfactory.getalgorithm());
        //用私钥初始化此cipher对象（解密模式）
        cipher.init(cipher.decrypt_mode, privatekey);
        //对数据解密
        byte[] decrypt = cipher.dofinal(base64.getdecoder().decode(data));
        //返回字符串
        return new string(decrypt);
    }
    /**
     * 私钥加密(用于数据签名)
     *
     * @param data          加密前的字符串
     * @param privatekeystr base64编码后的私钥
     * @return base64编码后后的字符串
     * @throws exception
     */
    public static string encryptbyprivatekey(string data, string privatekeystr) throws exception {
        //java原生base64解码
        byte[] prikey = base64.getdecoder().decode(privatekeystr);
        //创建pkcs8编码密钥规范
        pkcs8encodedkeyspec pkcs8keyspec = new pkcs8encodedkeyspec(prikey);
        //返回转换指定算法的keyfactory对象
        keyfactory keyfactory = keyfactory.getinstance(rsa_key_algorithm);
        //根据pkcs8编码密钥规范产生私钥对象
        privatekey privatekey = keyfactory.generateprivate(pkcs8keyspec);
        //根据转换的名称获取密码对象cipher（转换的名称：算法/工作模式/填充模式）
        cipher cipher = cipher.getinstance(keyfactory.getalgorithm());
        //用私钥初始化此cipher对象（加密模式）
        cipher.init(cipher.encrypt_mode, privatekey);
        //对数据加密
        byte[] encrypt = cipher.dofinal(data.getbytes());
        //返回base64编码后的字符串
        return base64.getencoder().encodetostring(encrypt);
    }
    /**
     * 公钥解密(用于数据验签)
     *
     * @param data         解密前的字符串
     * @param publickeystr base64编码后的公钥
     * @return 解密后的字符串
     * @throws exception
     */
    public static string decryptbypublickey(string data, string publickeystr) throws exception {
        //java原生base64解码
        byte[] pubkey = base64.getdecoder().decode(publickeystr);
        //创建x509编码密钥规范
        x509encodedkeyspec x509keyspec = new x509encodedkeyspec(pubkey);
        //返回转换指定算法的keyfactory对象
        keyfactory keyfactory = keyfactory.getinstance(rsa_key_algorithm);
        //根据x509编码密钥规范产生公钥对象
        publickey publickey = keyfactory.generatepublic(x509keyspec);
        //根据转换的名称获取密码对象cipher（转换的名称：算法/工作模式/填充模式）
        cipher cipher = cipher.getinstance(keyfactory.getalgorithm());
        //用公钥初始化此cipher对象（解密模式）
        cipher.init(cipher.decrypt_mode, publickey);
        //对数据解密
        byte[] decrypt = cipher.dofinal(base64.getdecoder().decode(data));
        //返回字符串
        return new string(decrypt);
    }
    /**
     * rsa签名
     *
     * @param data     待签名数据
     * @param prikey   私钥
     * @param signtype rsa或rsa2
     * @return 签名
     * @throws exception
     */
    public static string sign(byte[] data, byte[] prikey, string signtype) throws exception {
        //创建pkcs8编码密钥规范
        pkcs8encodedkeyspec pkcs8keyspec = new pkcs8encodedkeyspec(prikey);
        //返回转换指定算法的keyfactory对象
        keyfactory keyfactory = keyfactory.getinstance(rsa_key_algorithm);
        //根据pkcs8编码密钥规范产生私钥对象
        privatekey privatekey = keyfactory.generateprivate(pkcs8keyspec);
        //标准签名算法名称(rsa还是rsa2)
        string algorithm = rsa_key_algorithm.equals(signtype) ? rsa_signature_algorithm : rsa2_signature_algorithm;
        //用指定算法产生签名对象signature
        signature signature = signature.getinstance(algorithm);
        //用私钥初始化签名对象signature
        signature.initsign(privatekey);
        //将待签名的数据传送给签名对象(须在初始化之后)
        signature.update(data);
        //返回签名结果字节数组
        byte[] sign = signature.sign();
        //返回base64编码后的字符串
        return base64.getencoder().encodetostring(sign);
    }
    /**
     * rsa校验数字签名
     *
     * @param data     待校验数据
     * @param sign     数字签名
     * @param pubkey   公钥
     * @param signtype rsa或rsa2
     * @return boolean 校验成功返回true，失败返回false
     */
    public static boolean verify(byte[] data, byte[] sign, byte[] pubkey, string signtype) throws exception {
        //返回转换指定算法的keyfactory对象
        keyfactory keyfactory = keyfactory.getinstance(rsa_key_algorithm);
        //创建x509编码密钥规范
        x509encodedkeyspec x509keyspec = new x509encodedkeyspec(pubkey);
        //根据x509编码密钥规范产生公钥对象
        publickey publickey = keyfactory.generatepublic(x509keyspec);
        //标准签名算法名称(rsa还是rsa2)
        string algorithm = rsa_key_algorithm.equals(signtype) ? rsa_signature_algorithm : rsa2_signature_algorithm;
        //用指定算法产生签名对象signature
        signature signature = signature.getinstance(algorithm);
        //用公钥初始化签名对象,用于验证签名
        signature.initverify(publickey);
        //更新签名内容
        signature.update(data);
        //得到验证结果
        return signature.verify(sign);
    }
    public static void demo() throws exception {
        map<string, string> stringstringmap = generatekey();
        string publickeystr = stringstringmap.get("publickeystr");
        string privatekeystr = stringstringmap.get("privatekeystr");
        system.out.println("-----------------生成的公钥和私钥------------------------------");
        system.out.println("获取到的公钥：" + publickeystr);
        system.out.println("获取到的私钥：" + privatekeystr);
        // 待加密数据
        string data = "transeq=1920542585&amount=100&paytype=wechat";
        // 公钥加密
        system.out.println("---------公钥--------加密和解密------------------------------");
        system.out.println("待加密的数据：" + data);
        string encrypt = rsautils.encryptbypublickey(data, publickeystr);
        system.out.println("加密后数据：" + encrypt);
        // 私钥解密
        string decrypt = rsautils.decryptbyprivatekey(encrypt, privatekeystr);
        system.out.println("解密后数据：" + decrypt);
        // 私钥加密
        system.out.println("----------私钥-------加密和解密------------------------------");
        system.out.println("待加密的数据：" + data);
        encrypt = rsautils.encryptbyprivatekey(data, privatekeystr);
        system.out.println("加密后数据：" + encrypt);
        // 私钥解密
        decrypt = rsautils.decryptbypublickey(encrypt, publickeystr);
        system.out.println("解密后数据：" + decrypt);
    }
}

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