一、前提
背景： 項(xiàng)目的登錄頁(yè)面最初設(shè)計(jì)為使用前端 MD5 加密用戶密碼。后端服務(wù)通過(guò)匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的 MD5 加密字符串來(lái)驗(yàn)證密碼的正確性。
安全漏洞： 安全審計(jì)報(bào)告指出，攻擊者能夠在局域網(wǎng)內(nèi)嗅探網(wǎng)絡(luò)流量，并捕獲請(qǐng)求數(shù)據(jù)包。由于 MD5 加密算法的安全性不足，攻擊者可以輕松解密并還原出明文密碼。
加固建議： 報(bào)告建議采用更安全的傳輸加密措施，例如使用 HTTPS 或升級(jí)至更安全的加密算法。建議的算法包括不可逆的 Hash 算法結(jié)合鹽值、安全對(duì)稱加密算法或非對(duì)稱加密算法。
實(shí)施方案： 為了保證用戶體驗(yàn)，決定保留現(xiàn)有的前端 MD5 加密邏輯。在此基礎(chǔ)上，前端將對(duì) MD5 加密后的密碼字符串進(jìn)行一次 RSA 加密，然后傳輸至后端。后端在驗(yàn)證密碼前，將先對(duì) RSA 加密的字符串進(jìn)行解密。
二、概念
非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰：公開(kāi)密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。公開(kāi)密鑰與私有密鑰是一對(duì)，如果用公開(kāi)密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公開(kāi)密鑰才能解密。
通過(guò)分析，當(dāng)前需求場(chǎng)景為發(fā)送者用接收者的公鑰加密，接受者用自己的私鑰解密。具體原理圖如下：
三、實(shí)踐
使用到的工具類和第三方庫(kù)
- 后端 C# RSACryptoServiceProvider 類
- 后端 NuGet 包 XC.RSAUtil
- 前端 jsencrypt.js 庫(kù)
具體操作步驟
- 后端生成密鑰：
using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(2048))//2048 是指定密鑰加密位數(shù)
{
// 公鑰
string pubkey = rsa.ToXmlString(false);
// 私鑰
string prikey = rsa.ToXmlString(true);
}
注意：
關(guān)于安全保留私鑰，微軟官方的建議是使用安全密鑰容器。為了方便存儲(chǔ)和讀取，我偷懶把私鑰和公鑰都保存在了配置文件里。
-
前端接收公鑰
前端新增一個(gè)獲取公鑰的接口，加載頁(yè)面時(shí)自動(dòng)獲取 RAS 公鑰。
注意：由于前端，接口輸出的公鑰需先在后端將格式 xml 轉(zhuǎn)換為 Pkcs8 格式。進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后端需安裝 NuGet 包 XC.RSAUtil 。
NuGet 程序包上的 XC.RSAUtil.png
//公鑰XML格式轉(zhuǎn)Pkcs8格式
RsaKeyConvert.PublicKeyXmlToPem(xmlPublicKeyString);
-
前端通過(guò)公鑰加密
前端頁(yè)面引入 jsencrypt.js 庫(kù)，大家可以根據(jù)需要自行選擇安裝方式，我這里用的是比較簡(jiǎn)單的文件引入。
<script src="~/Content/js/jsencrypt.min.js"></script>
在登錄接口中，使用在步驟 2 獲取到的公鑰，對(duì)登錄參數(shù)進(jìn)行一次 RSA 加密后，再傳輸?shù)胶蠖恕?/p>
// publickey 公鑰
// username 賬號(hào)
// password 密碼 md5 加密后字符串
const encrypt = new JSEncrypt();
encrypt.setPublicKey(publickey);
var encryptedUsername = encrypt.encrypt(username);
var encryptedPassword = encrypt.encrypt(password);
-
后端通過(guò)私鑰解密
在后端登錄驗(yàn)證方法中，讀取在步驟 1 時(shí)保存于配置文件的私鑰，先對(duì)登錄參數(shù)進(jìn)行一次 RSA 解密成明文，再驗(yàn)證登錄信息。
using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider(2048))// 2048 是指定密鑰加密位數(shù)
{
try
{
rsa.FromXmlString(privateKey);// 導(dǎo)入私鑰
var encrypted = Convert.FromBase64String(encryptedText);// encryptedText 加密的密文
var bytes = rsa.Decrypt(encrypted, false);
return Encoding.UTF8.GetString(bytes);
}
finally
{
rsa.PersistKeyInCsp = false;
}
}
輔助類
為方便使用，以上后端代碼統(tǒng)一整理成了一個(gè)輔助類 RSAHelper.cs ，使用時(shí)注意修改命名空間
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
using XC.RSAUtil;
namespace xxxxxxx.Util
{
/// <summary>
/// 描 述：RSA 非對(duì)稱加密和解密輔助類
/// </summary>
public class RSAHelper
{
/// <summary>
/// RSA 解密文本
/// </summary>
/// <param name="encryptedText">加密的密文</param>
/// <param name="privateKey">私鑰</param>
/// <returns>未加密數(shù)據(jù)的字符串</returns>
public static string RSADecrypt(string encryptedText, string privateKey)
{
using (var rsa = new RSACryptoServiceProvider(2048))//2048是加密位數(shù)
{
try
{
rsa.FromXmlString(privateKey);
var encrypted = Convert.FromBase64String(encryptedText);
var bytes = rsa.Decrypt(encrypted, false);
return Encoding.UTF8.GetString(bytes);
}
finally
{
rsa.PersistKeyInCsp = false;
}
}
}
/// <summary>
/// RSA私鑰生成 (XML字符串)
/// </summary>
public static ValueTuple<string, string> GenerateKey()
{
using (RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider(2048))//2048是加密位數(shù)
{
// 公鑰
string pubkey = rsa.ToXmlString(false);
// 私鑰
string prikey = rsa.ToXmlString(true);
return new ValueTuple<string, string>(pubkey, prikey);
}
}
/// <summary>
/// 公鑰XML格式轉(zhuǎn)Pkcs8格式
/// </summary>
/// <param name="xmlPublicKeyString">xml格式公鑰字符串</param>
/// <returns>Pkcs8格式公鑰字符串</returns>
public static string PublicKeyXmlToPem(string xmlPublicKeyString)
{
return RsaKeyConvert.PublicKeyXmlToPem(xmlPublicKeyString);
}
}
}
