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加密解密
1 前端js加密概述
2 前后端加密解密
21 引用的js加密庫
22 js加密解密
23 Java端加密解密PKCS5Padding與js的Pkcs7一致
驗證碼
1 概述
2 驗證碼生成器
3 控制器使用驗證碼 如 CodeController
應用
1 loginhtml
2 Controller
4 實現思路
1. 加密解密
1.1 前端js加密概述
對系統安全性要求比較高，那么需要選擇https協議來傳輸數據。當然很多情況下一般的web網站，如果安全要求不是很高的話，用http協議就可以了。在這種情況下，密碼的明文傳輸顯然是不合適的，因為如果請求在傳輸過程中被截了，就可以直接拿明文密碼登錄網站了。
HTTPS（443）在HTTP（80）的基礎上加入了SSL（Secure Sockets Layer 安全套接層）協議，SSL依靠證書來驗證服務器的身份，並為瀏覽器和服務器之間的通信加密。傳輸前用公鑰加密，服務器端用私鑰解密。
對於使用http協議的web前端的加密，只能防君子不能防小人。前端是完全暴露的，包括你的加密算法。
知道了加密算法，密碼都是可以破解的，只是時間問題。請看知乎上的一篇文章：對抗拖庫
所以加密是為了增加破解的時間成本，如果破解需要花費的時間讓人難以接受，這也就達到了目的。
而為了保證數據庫中存儲的密碼更安全，則需要在后端用多種單向（非對稱）加密手段混合進行加密存儲。
前端加密后端又需要解密，所以需要對稱加密算法，即前端使用 encrypted = encrypt(password+key)，后端使用 password = decrypt(encrypted +key) ，前端只傳輸密碼與key加密后的字符串encrypted ，這樣即使請求被攔截了，也知道了加密算法，但是由於缺少key所以很難破解出明文密碼。所以這個key很關鍵。而這個key是由后端控制生成與銷毀的，用完即失效，所以即使可以模擬用加密后的密碼來發請求模擬登錄，但是key已經失效了，后端還是驗證不過的。
注意，如果本地環境本就是不安全的，key被知道了，那就瞬間就可以用解密算法破解出密碼了。這里只是假設傳輸的過程中被截獲的情形。所以前端加密是防不了小人的。如果真要防，可以將加密算法的js文件進行壓縮加密，不斷更新的手段來使js文件難以獲取，讓黑客難以獲取加密算法。變態的google就是這么干的，自己實現一個js虛擬機，通過不斷更新加密混淆js文件讓加密算法難以獲取。這樣黑客不知道加密算法就無法破解了。
常用的對稱加密算法有DES、3DES（TripleDES）、AES、RC2、RC4、RC5和Blowfis。可以參考：常用加密算法的Java實現總結
這里采用js端與java端互通的AES加密算法。
1.2 前后端加密解密
1.2.1 引用的js加密庫
Cryptojs下載
<script src="${request.contextPath}/resources/plugins/jQuery/jquery-2.2.4.min.js"></script>
<script src="${request.contextPath}/resources/cryptojs/aes.js"></script>
<script src="${request.contextPath}/resources/cryptojs/mode-ecb-min.js"></script>
1.2.2 js加密解密
var data = "888888";
var srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(data);
var key = CryptoJS.enc.Utf8.parse('o7H8uIM2O5qv65l2');//Latin1 w8m31+Yy/Nw6thPsMpO5fg==
function Encrypt(word){
var srcs = CryptoJS.enc.Utf8.parse(word);
var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(srcs, key, {mode:CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7});
return encrypted.toString();
}
function Decrypt(word){
var decrypt = CryptoJS.AES.decrypt(word, key, {mode:CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7});
return CryptoJS.enc.Utf8.stringify(decrypt).toString();
}
這里key是頁面加載的時候由服務器端生成的，用隱藏域保存。
1.2.3 Java端加密解密（PKCS5Padding與js的Pkcs7一致）
package com.jykj.demo.util;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import sun.misc.BASE64Decoder;
public class EncryptUtil {
private static final String KEY = "abcdefgabcdefg12";
private static final String ALGORITHMSTR = "AES/ECB/PKCS5Padding";
public static String base64Encode(byte[] bytes){
return Base64.encodeBase64String(bytes);
}
public static byte[] base64Decode(String base64Code) throws Exception{
return new BASE64Decoder().decodeBuffer(base64Code);
}
public static byte[] aesEncryptToBytes(String content, String encryptKey) throws Exception {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHMSTR);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, new SecretKeySpec(encryptKey.getBytes(), "AES"));
return cipher.doFinal(content.getBytes("utf-8"));
}
public static String aesEncrypt(String content, String encryptKey) throws Exception {
return base64Encode(aesEncryptToBytes(content, encryptKey));
}
public static String aesDecryptByBytes(byte[] encryptBytes, String decryptKey) throws Exception {
KeyGenerator kgen = KeyGenerator.getInstance("AES");
kgen.init(128);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHMSTR);
cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, new SecretKeySpec(decryptKey.getBytes(), "AES"));
byte[] decryptBytes = cipher.doFinal(encryptBytes);
return new String(decryptBytes);
}
public static String aesDecrypt(String encryptStr, String decryptKey) throws Exception {
return aesDecryptByBytes(base64Decode(encryptStr), decryptKey);
}
/**
* 測試
*
*/
public static void main(String[] args) throws Exception {
String content = "Test String么么噠"; //0gqIDaFNAAmwvv3tKsFOFf9P9m/6MWlmtB8SspgxqpWKYnELb/lXkyXm7P4sMf3e
System.out.println("加密前：" + content);
System.out.println("加密密鑰和解密密鑰：" + KEY);
String encrypt = aesEncrypt(content, KEY);
System.out.println(encrypt.length()+":加密后：" + encrypt);
String decrypt = aesDecrypt(encrypt, KEY);
System.out.println("解密后：" + decrypt);
}
}
2. 驗證碼
2.1 概述
驗證碼是用來區分人機的操作。
驗證碼划代的標准是人機識別過程中基於對人類知識的應用。
第一代：標准驗證碼
這一代驗證碼是即是我們常見的圖形驗證碼、語音驗證碼，基於機器難以處理復雜的計算機視覺及語音識別問題，而人類卻可以輕松的識別來區分人類及機器。這一代驗證碼初步利用了人類知識容易解答，而計算機難以解答的機制進行人機判斷。
第二代：創新驗證碼
第二代驗證碼是基於第一代驗證碼的核心思想（通過人類知識可以解答，而計算機難以解答的問題進行人機判斷）而產生的創新的交互優化型驗證碼。第二代驗證碼基於第一代驗證碼的核心原理－－“人機之間知識的差異”，拓展出大量創新型驗證碼。
第三代：無知識型驗證碼
第三代驗證碼最大的特點是不再基於知識進行人機判斷，而是基於人類固有的生物特征以及操作的環境信息綜合決策，來判斷是人類還是機器。無知識型驗證碼最大特點即無需人類思考，從而不會打斷用戶操作，進而提供更好的用戶體驗。
如Google的新版ReCaptcha、阿里巴巴的滑動驗證。參考知乎 關於驗證碼
2.2 驗證碼生成器
package com.jykj.demo.util;
import java.awt.Color;
import java.awt.Font;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.util.Random;
import javax.imageio.ImageIO;
/**
* 驗證碼生成器
*
*/
public class ValidateCode {
// 圖片的寬度。
private int width = 160;
// 圖片的高度。
private int height = 28;
// 驗證碼字符個數
private int codeCount = 4;
// 驗證碼干擾線數
private int lineCount = 150;
// 驗證碼
private String code = null;
// 驗證碼圖片Buffer
private BufferedImage buffImg = null;
private char[] codeSequence = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'P', 'Q', 'R',
'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' };
public ValidateCode() {
this.createCode();
}
/**
*
* @param width
* 圖片寬
* @param height
* 圖片高
*/
public ValidateCode(int width, int height) {
this.width = width;
this.height = height;
this.createCode();
}
/**
*
* @param width
* 圖片寬
* @param height
* 圖片高
* @param codeCount
* 字符個數
* @param lineCount
* 干擾線條數
*/
public ValidateCode(int width, int height, int codeCount, int lineCount) {
this.width = width;
this.height = height;
this.codeCount = codeCount;
this.lineCount = lineCount;
this.createCode();
}
public void createCode() {
int x = 0, fontHeight = 0, codeY = 0;
int red = 0, green = 0, blue = 0;
x = width / (codeCount + 2);// 每個字符的寬度
fontHeight = height - 2;// 字體的高度
codeY = height - 4;
// 圖像buffer
buffImg = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_INT_RGB);
Graphics2D g = buffImg.createGraphics();
// 生成隨機數
Random random = new Random();
// 將圖像填充為白色
g.setColor(Color.WHITE);
g.fillRect(0, 0, width, height);
// 創建字體
Font font = new Font("Fixedsys", Font.BOLD, fontHeight);
g.setFont(font);
//干擾線
for (int i = 0; i < lineCount; i++) {
int xs = random.nextInt(width);
int ys = random.nextInt(height);
int xe = xs + random.nextInt(width / 8);
int ye = ys + random.nextInt(height / 8);
red = random.nextInt(255);
green = random.nextInt(255);
blue = random.nextInt(255);
g.setColor(new Color(red, green, blue));
g.drawLine(xs, ys, xe, ye);
}
// randomCode記錄隨機產生的驗證碼
StringBuffer randomCode = new StringBuffer();
// 隨機產生codeCount個字符的驗證碼。
for (int i = 0; i < codeCount; i++) {
String strRand = String.valueOf(codeSequence[random.nextInt(codeSequence.length)]);
// 產生隨機的顏色值，讓輸出的每個字符的顏色值都將不同。
red = random.nextInt(255);
green = random.nextInt(255);
blue = random.nextInt(255);
g.setColor(new Color(red, green, blue));
g.drawString(strRand, (i + 1) * x, codeY);
// 將產生的四個隨機數組合在一起。
randomCode.append(strRand);
}
// 將四位數字的驗證碼保存到Session中。
code = randomCode.toString();
}
public void write(String path) throws IOException {
OutputStream sos = new FileOutputStream(path);
this.write(sos);
}
public void write(OutputStream sos) throws IOException {
ImageIO.write(buffImg, "png", sos);
sos.close();
}
public BufferedImage getBuffImg() {
return buffImg;
}
public String getCode() {
return code;
}
}
2.3 控制器使用驗證碼 如 CodeController
@RequestMapping("/getCode.do")
public void getCode(HttpServletRequest reqeust, HttpServletResponse response) throws IOException {
response.setContentType("image/jpeg");
// 禁止圖像緩存。
response.setHeader("Pragma", "no-cache");
response.setHeader("Cache-Control", "no-cache");
response.setDateHeader("Expires", 0);
HttpSession session = reqeust.getSession();
ValidateCode vCode = new ValidateCode(100, 28, 4, 100);
session.setAttribute(Helper.SESSION_CHECKCODE, vCode.getCode());
vCode.write(response.getOutputStream());
}
3. 應用
實現功能：前端AES加密傳輸后端解密以及n次輸入驗證不通過后需要驗證碼
有了上面的基礎，實現起來應該不難了。
3.1 login.html
<input type="hidden" id="KEY" value="${Session.login_token}"/>
<form action="signIn" method="post" id="loginForm">
<div class="form-group has-feedback">
<input type="text" class="form-control" placeholder="Email" name="username"
onkeydown="javascript:if(event.keyCode==13) $('#password').focus();">
</div>
<div class="form-group has-feedback">
<input type="password" class="form-control" id="password"
id="formPwd" onkeydown="javascript:if(event.keyCode==13) login();" >
</div>
<#if Session.login_failure_count?? && (Session.login_failure_count <=0) >
<div class="form-group has-feedback">
<input name="checkCode" onkeydown="javascript:if(event.keyCode==13) login();" type="text" id="checkCode" maxlength="4" onblur="checkTheCode(this)" style="width:120px;"/>
<img src="getCode.do" id="CreateCheckCode" align="middle" title="點擊刷新驗證碼" onclick="getCode()" style="cursor: pointer;">
<span id="checkCodeSpan" style="float: right;color: red;"></span>
</div>
</#if>
<div class="row">
<div class="col-xs-8">
<div class="checkbox icheck">
<label>
<input type="checkbox" name="remember" checked="checked" >記住密碼
</label>
</div>
</div>
<!-- /.col -->
<div class="col-xs-4">
<button type="button" onclick="login()" class="btn btn-primary btn-block btn-flat">登錄</button>
</div>
<!-- /.col -->
</div>
</form>
<script>
function login(){
$('#loginForm').form('submit',{
onSubmit: function(param){
var username = $('#loginForm input[name=username]').val();
if($.trim(username)==''){
alert('賬號不能為空！')
$('#loginForm input[name=username]').focus();
return false;
}
var p = $('#loginForm #password').val();
if($.trim(p)==''){
alert('密碼不能為空！')
$('#loginForm #password').focus();
return false;
}
var checkCodeInput = $('#loginForm #checkCode');
if(checkCodeInput.length>0){//判斷元素是否存在
var checkCode = checkCodeInput.val();
if($.trim(checkCode)=='' || checkCode.length!=4 ){
alert('請輸入4位驗證碼！')
checkCodeInput.select();
checkCodeInput.focus();
return false;
}
}
var key = $('#KEY').val();
key = CryptoJS.enc.Utf8.parse(key);
p = CryptoJS.enc.Utf8.parse($.trim(p));
var encrypted = CryptoJS.AES.encrypt(p, key, {mode:CryptoJS.mode.ECB,padding: CryptoJS.pad.Pkcs7});
param.password = encrypted.toString();
},
success:function(data){
var data = eval('(' + data + ')');
if (data.success){
window.location.href = '${request.contextPath}/';
}else{
if(data.info=='timeout'){//可能已經就登錄了，無需再次登錄
alert('登錄超時或已經登錄！');
window.location.href = '${request.contextPath}/';
}else if('checkCode'==data.info){//需要驗證碼了
alert('用戶名或密碼錯誤！');
window.location.href = 'login';
}else if('codeError'==data.info){//驗證碼錯誤
getCode();
$('#checkCodeSpan').text('驗證碼錯誤');
$('#loginForm #checkCode').select();
$('#loginForm #checkCode').focus();
}else{
//登錄失敗，更新login_token
$('#KEY').val(data.data);
if($('#checkCodeSpan')){
$('#checkCodeSpan').text('');
}
alert(data.info);
}
}
}
}) ;
}
function getCode(){
$("#CreateCheckCode").attr('src',"getCode.do?nocache=" + new Date().getTime());
}
</script>
3.2 Controller
在請求登錄頁面時需要后端生成一個隨機的16位字符串的key，用於前后端加密解密用，該key在登錄成功后銷毀，存儲在session中。
@RequestMapping(value = "/login", method = RequestMethod.GET)
public String login(){
//生成login_token
session.setAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_TOKEN,RandomUtil.generateString(16));//登錄令牌，用於密碼加密的key，16位長度
if(session.getAttribute(Helper.SESSION_USER) == null){
return "login";
}
else
return "redirect:/";
}
接下來是提交form表單的請求
@RequestMapping(value = "/signIn", method = RequestMethod.POST,produces = "text/html;charset=UTF-8")
@ResponseBody
public String signIn(String username,String password,boolean remember,String checkCode) throws AuthorizationException{
System.out.println(username+","+password+","+remember+","+checkCode);
Object token = session.getAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_TOKEN);//原始令牌
if(token==null) return JSON.toJSONString(new Result(false,"timeout"));//登錄成功后token失效，則頁面失效，客戶端需要重定向到主界面
Object countObj = session.getAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_FAILURE_COUNT);
int count = countObj==null?ConfigInfo.login_failure_count:Integer.parseInt(countObj.toString());
System.out.println("剩余次數："+count);
//驗證碼邏輯
if(count<=0){//需要驗證碼
Object oldCode = session.getAttribute(Helper.SESSION_CHECKCODE);
if(checkCode==null||oldCode==null){//該登錄界面沒有驗證碼字段，但是已經消耗掉了剩余次數，說明該頁面是過期頁面，需要重新登錄
return JSON.toJSONString(new Result(false,"timeout"));//客戶端需要重定向到主界面
}
if(checkCode.trim().isEmpty()) return JSON.toJSONString(new Result(false,"請輸入驗證碼"));
if(oldCode.toString().equalsIgnoreCase(checkCode)){
//驗證通過，可信客戶端，給兩次剩余次數
count=2;
session.setAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_FAILURE_COUNT,2);
}else{
return JSON.toJSONString(new Result(false,"codeError"));//驗證碼不正確，客戶端需要刷新驗證碼
}
}
//解密
try {
password = EncryptUtil.aesDecrypt(password,token.toString());//解密后
System.out.println("Decrypt:"+password);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
return JSON.toJSONString(new Result(false,"timeout"));//客戶端需要重定向到主界面
}
//登錄校驗
String key = RandomUtil.generateString(16);//重新生成登錄令牌,任何登錄失敗的操作都需要更新登錄令牌
ViewSysUser user = sysUserService.selectUserPwd(username,password);
if(user == null){
session.setAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_TOKEN,key);
session.setAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_FAILURE_COUNT,--count);//剩余次數-1
if(count<=0) return JSON.toJSONString(new Result(false,"checkCode"));//客戶端需要重定向到登錄界面將驗證碼顯示出來
return JSON.toJSONString(new Result(false,"用戶名或密碼錯誤！",key));
}else{
if(user.getUserid()!=ConfigInfo.admin_id && !user.getuStatus().equals(ConfigInfo.user_status_normal)) {
session.setAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_TOKEN,key);
return JSON.toJSONString(new Result(false,"登錄失敗，該賬號已被禁止使用！",key));
}
//登錄成功
session.removeAttribute(Helper.SESSION_LOGIN_TOKEN);
loginUser = user;
session.setAttribute(Helper.SESSION_USER,loginUser);
sysEventService.insertEventLog(Helper.logTypeSecurity,username+" 登錄系統");
return JSON.toJSONString(new Result(true,"登錄成功！"));
}
}
下面是生成隨機數的工具類，很簡單
package com.jykj.demo.util;
import java.util.Random;
public class RandomUtil {
public static final String ALLCHAR = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
public static final String LETTERCHAR = "abcdefghijkllmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
public static final String NUMBERCHAR = "0123456789";
/**
* 返回一個定長的隨機字符串(只包含大小寫字母、數字)
*
* @param length
* 隨機字符串長度
* @return 隨機字符串
*/
public static String generateString(int length) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < length; i++) {
sb.append(ALLCHAR.charAt(random.nextInt(ALLCHAR.length())));
}
return sb.toString();
}
/**
* 返回一個定長的隨機純字母字符串(只包含大小寫字母)
*
* @param length
* 隨機字符串長度
* @return 隨機字符串
*/
public static String generateMixString(int length) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < length; i++) {
sb.append(LETTERCHAR.charAt(random.nextInt(LETTERCHAR.length())));
}
return sb.toString();
}
/**
* 返回一個定長的隨機純大寫字母字符串(只包含大小寫字母)
*
* @param length
* 隨機字符串長度
* @return 隨機字符串
*/
public static String generateLowerString(int length) {
return generateMixString(length).toLowerCase();
}
/**
* 返回一個定長的隨機純小寫字母字符串(只包含大小寫字母)
*
* @param length
* 隨機字符串長度
* @return 隨機字符串
*/
public static String generateUpperString(int length) {
return generateMixString(length).toUpperCase();
}
/**
* 生成一個定長的純0字符串
*
* @param length
* 字符串長度
* @return 純0字符串
*/
public static String generateZeroString(int length) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < length; i++) {
sb.append('0');
}
return sb.toString();
}
/**
* 根據數字生成一個定長的字符串，長度不夠前面補0
*
* @param num
* 數字
* @param fixdlenth
* 字符串長度
* @return 定長的字符串
*/
public static String toFixdLengthString(long num, int fixdlenth) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
String strNum = String.valueOf(num);
if (fixdlenth - strNum.length() >= 0) {
sb.append(generateZeroString(fixdlenth - strNum.length()));
} else {
throw new RuntimeException("將數字" + num + "轉化為長度為" + fixdlenth
+ "的字符串發生異常！");
}
sb.append(strNum);
return sb.toString();
}
/**
* 每次生成的len位數都不相同
*
* @param param
* @return 定長的數字
*/
public static int getNotSimple(int[] param, int len) {
Random rand = new Random();
for (int i = param.length; i > 1; i--) {
int index = rand.nextInt(i);
int tmp = param[index];
param[index] = param[i - 1];
param[i - 1] = tmp;
}
int result = 0;
for (int i = 0; i < len; i++) {
result = result * 10 + param[i];
}
return result;
}
}
3.4 實現思路
現在淘寶登錄界面采用的是 無知識型驗證碼，只需要拖動滑塊來判斷是否是機器還是人，如果拖滑塊驗證失敗，會彈出驗證碼輸入或點擊選擇的框，來進行二次驗證。若驗證成功后，連續5次輸入錯誤的用戶名或密碼，則又會彈出驗證碼來需要繼續驗證。也就是說有一個風險分析系統，如果滿
足一定的條件（如連續多次輸入錯誤等）則需要加強驗證。風險分析系統要綜合多種因素如ip，用戶信息等等。Google更簡單，通過點擊復選框（I’m not a robot）就通過驗證。
剛開始時是不需要驗證碼的，用session來存儲剩余次數，當連續5次驗證都失敗后，該計數遞減為0，則后台判斷該客戶端不是很可信，需要驗證碼來加強驗證，重新刷新登錄界面（可以重定向實現）把驗證碼輸入框加載出來。客戶端需要同時提交賬號密碼以及驗證碼到后台驗證，若驗證碼通
過驗證，重新將次數復位（或自定義設置），表示該客戶端暫時可信下次提交登錄時可以不需要驗證碼。
對於密碼的加密傳輸與后端解密，key的生成與銷毀的控制很關鍵。當加載登錄頁面時，由后台生成一個key給該頁面，並保存到隱藏域中，同時該key也是存在session中。前端js用AES加密算法將密碼和key混合加密，提交給后台，后台用相應的解密算法還原出原始密碼，然后該原始密碼用存
儲時使用的多重混合加密算法進行加密與數據庫中的密碼匹配驗證。當驗證成功后，移除session中的key。而驗證失敗后的邏輯很關鍵，驗證失敗后，需要重新生成一個key給客戶端，所以客戶端通過返回的信息將key賦值到那個隱藏域字段中，這樣達到刷新key的目的。
總體來說，驗證碼的邏輯會有點復雜。驗證碼的驗證最好放到后台來驗證，如果放到前台就需要用一個隱藏域字段來存這個驗證碼，這樣的話機器也可以獲取到，那機器就不用識別圖片就可以驗證了，這樣驗證碼就失去了作用。