NET应用——使用RSA构建相对安全的数据交互

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最近又被【现场破解共享单车系统】刷了一脸，不得不开始后怕：如何防止类似的情况发生？

想来想去，始终觉得将程序加密是最简单的做法。但是摩拜、ofo也有加密，为什么仍然被破解？那是因为请求在传输过程中被篡改了关键参数，从而导致服务器做出了错误的响应。

如何防止篡改？自然是使用加密，加密方式的不同会决定篡改的成本（开头故事里的哥们大概用了2天），目前大多数的加密方法是暴露其他参数，只加密一个token，然后服务端验证token是否有效。从我的角度来讲，这种加密方式虽然破解难度很高，但多半是用MD5、SHA1、hmacMd5或AES等方式进行加密，结果往往是不可逆的，并且固定内容加密——不管多少次结果总是相同的。

对于部分人来讲，只要你暴露出来的数据就可以做很多事情了，而且如果使用这种加密手段，那么服务端和客户端必须约定好加密手段和参与加密的字段（规则），这就相当于：我（服务端）和你（客户端）一起设计了钥匙，然后在需要的时候（发起请求）你就往指定地方（服务器）丢一个上了锁的箱子（加密后的数据），然后我制作钥匙打开锁。我也可以丢箱子，然后你用同样方式去打开。

大家可以打开的锁安全么？想想都不靠谱。

更好的是什么？我们设想一下：我（服务端）给你（客户端）制造锁的图纸，我有制造钥匙的图纸，在你需要的时候（发起请求）就做一把锁，然后把货物（原始数据）放在箱子里锁好（加密完成）丢在指定的地方（服务器），然后我制作出钥匙，开锁拿走货物（解密）。

现在感觉如何？就像情报机构，侦察员只负责按照规则传递密码，而总部按照另一套规则解读，这个过程中就算被监听到，第三方也无法解读——这种方式就是今天要说的RSA。

该怎么做呢？很简单：基于现在基本都是用http交互数据，相互传输数据用json再好不过，所以我会要求客户端将所有参数以json格式全部拼装起来，然后整串加密后传输到服务器，请求内容看上去是这样的：

完全不知道这是一串什么鬼（如果我不是服务器的话）：实际上这是一次登陆请求，里面包含账户、密码、时间戳、执行方法等，在服务端解密后是这样的：

{"msg":{"method":"log_in","time":"2017-09-28 10:30:27","user_name":"test","user_pwd":"test"}}

这就完成了一次正确的数据提交。并且如果有人修改了密文都会导致服务端解密失败从而驳回请求。这种情况下，就算你破译了整套客户端，也仅仅能拿到一个公钥，而远在服务端的私钥还是好好的（除非你已经攻破了人家的服务器），从而阻止参数在传递过程中被篡改（下面上点干货）。

生成公私钥：

/// <summary>
/// RSA 的密钥产生产生私钥和公钥
/// </summary>
/// <param name="priKeys">私钥</param>
/// <param name="pubKey">公钥</param>
public static void rsaKey(out string priKeys, out string pubKey)
{
RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider();
priKeys = rsa.ToXmlString(true);
pubKey = rsa.ToXmlString(false);
}

RSA加密：

/// <summary>
/// RSA加密（不限长度）
/// </summary>
/// <param name="publicKey">公钥</param>
/// <param name="text">要加密的文本</param>
/// <param name="enc">编码方式</param>
/// <returns>密文</returns>
public static string rsaEncrypt(string pubKey, string text, Encoding enc)
{
using (var rsaProvider = new RSACryptoServiceProvider())
{
var inputBytes = enc.GetBytes(text);
rsaProvider.FromXmlString(pubKey);
int bufferSize = (rsaProvider.KeySize / ) - ;
var buffer = new byte[bufferSize];
using (MemoryStream inputStream = new MemoryStream(inputBytes), outputStream = new MemoryStream())
{
while (true)
{
int readSize = inputStream.Read(buffer, , bufferSize);
if (readSize <= )
{
break;
}
var temp = new byte[readSize];
Array.Copy(buffer, , temp, , readSize);
var encryptedBytes = rsaProvider.Encrypt(temp, false);
outputStream.Write(encryptedBytes, , encryptedBytes.Length);
}
return Convert.ToBase64String(outputStream.ToArray());
}
}
}

RSA解密：

/// <summary>
/// rsa解密
/// </summary>
/// <param name="priKey">私钥</param>
/// <param name="encrypted">要解密的字符串</param>
/// <param name="enc">编码方式</param>
/// <returns>明文</returns>
public static string rsaDecrypt(string priKey, string encrypted, Encoding enc)
{
if (string.IsNullOrEmpty(encrypted))
{
return string.Empty;
} if (string.IsNullOrWhiteSpace(priKey))
{
throw new ArgumentException("Invalid Private Key");
} using (var rsaProvider = new RSACryptoServiceProvider())
{
var inputBytes = Convert.FromBase64String(encrypted);
rsaProvider.FromXmlString(priKey);
int bufferSize = rsaProvider.KeySize / ;
var buffer = new byte[bufferSize];
using (MemoryStream inputStream = new MemoryStream(inputBytes),
outputStream = new MemoryStream())
{
while (true)
{
int readSize = inputStream.Read(buffer, , bufferSize);
if (readSize <= )
{
break;
} var temp = new byte[readSize];
Array.Copy(buffer, , temp, , readSize);
var rawBytes = rsaProvider.Decrypt(temp, false);
outputStream.Write(rawBytes, , rawBytes.Length);
}
return enc.GetString(outputStream.ToArray());
}
}
}

因为本人对js也有一些兴趣，所以尝试着利用js与服务器交互，然鹅发现js需要java格式的公私钥，于是找到了转换公私钥的代码，亲测有效，在这里搬运下，利己利他：

/// <summary>
/// RSA公钥格式转换（net转java）
/// </summary>
/// <param name="pubKey">net格式公钥</param>
/// <returns>java格式的公钥</returns>
public static string rsaPubKeyNet2Java(string pubKey)
{
XmlDocument doc = new XmlDocument();
doc.LoadXml(pubKey);
BigInteger m = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Modulus")[].InnerText));
BigInteger p = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Exponent")[].InnerText));
RsaKeyParameters pub = new RsaKeyParameters(false, m, p);
SubjectPublicKeyInfo publicKeyInfo = SubjectPublicKeyInfoFactory.CreateSubjectPublicKeyInfo(pub);
byte[] serializedPublicBytes = publicKeyInfo.ToAsn1Object().GetDerEncoded();
return Convert.ToBase64String(serializedPublicBytes);
} /// <summary>
/// RSA私钥格式转换（net转java）
/// </summary>
/// <param name="priKey">net格式私钥</param>
/// <returns>java格式的私钥</returns>
public static string rsaPriKeyNet2Java(string priKey)
{
XmlDocument doc = new XmlDocument();
doc.LoadXml(priKey);
BigInteger m = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Modulus")[].InnerText));
BigInteger exp = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Exponent")[].InnerText));
BigInteger d = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("D")[].InnerText));
BigInteger p = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("P")[].InnerText));
BigInteger q = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("Q")[].InnerText));
BigInteger dp = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("DP")[].InnerText));
BigInteger dq = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("DQ")[].InnerText));
BigInteger qinv = new BigInteger(, Convert.FromBase64String(doc.DocumentElement.GetElementsByTagName("InverseQ")[].InnerText));
RsaPrivateCrtKeyParameters privateKeyParam = new RsaPrivateCrtKeyParameters(m, exp, d, p, q, dp, dq, qinv);
PrivateKeyInfo privateKeyInfo = PrivateKeyInfoFactory.CreatePrivateKeyInfo(privateKeyParam);
byte[] serializedPrivateBytes = privateKeyInfo.ToAsn1Object().GetEncoded();
return Convert.ToBase64String(serializedPrivateBytes);
}