开放接口的安全验证方案(AES+RSA)
随着密码分析技术的提高，新的数据加密标准AES取代了过时的DES。文章在阐述AES/RSA加密算法的基础上，分别给出了利用AES/RSA实现客户端/服务器端网络数据传输的加密流程。最后在比较AES算法和RSA算法基础上，将AES与RSA相结合提出一种新的数据加密方案。
基本需求及概念
随着Internet网的广泛应用，信息安全问题日益突出，以数据加密技术为核心的信息安全技术也得到了极大的发展。目前的数据加密技术根据加***类型可分私钥加密（对称加密）系统和公钥加密（非对称加密）系统[1]。对称加密算法是较传统的加密*，通信双方在加/解密过程中使用他们共享的单一**，鉴于其算法简单和加密速度快的优点，目前仍然是主流的密码*之一。最常用的对称密码算法是数据加密标准（DES）算法，但是由于DES**长度较短，已经不适合当今分布式开放网络对数据加密安全性的要求。最后，一种新的基于Rijndael算法对称高级数据加密标准AES取代了数据加密标准DES。非对称加密由于加/解**不同（公钥加密，私钥解密），**管理简单，也得到广泛应用。RSA是非对称加密系统最著名的公钥密码算法。
AES算法
基本原理及算法流程
美国国家标准和技术研究所（NIST）经过三轮候选算法筛选，从众多的分组密码中选中Rijndael算法作为高级加密标准（AES）。Rijndael密码是一个迭代型分组密码，分组长度和密码长度都是可变的，分组长度和密码长度可以独立的指定为128比特，192比特或者256比特。AES的加密算法的数据处理单位是字节，128位的比特信息被分成16个字节，按顺序复制到一个4*4的矩阵中，称为状态（state），AES的所有变换都是基于状态矩阵的变换。用Nr表示对一个数据分组加密的轮数（加密轮数与**长度的关系如表1所示）。在轮函数的每一轮迭代中，包括四步变换，分别是字节代换运算(ByteSub())、行变换(ShiftRows())、列混合(MixColumns())以及轮**的添加变换AddRoundKey()[3]，其作用就是通过重复简单的非线形变换、混合函数变换，将字节代换运算产生的非线性扩散，达到充分的混合，在每轮迭代中引入不同的**，从而实现加密的有效性。
表1 是三种不同类型的AES加***分组大小与相应的加密轮数的对照表。加密开始时，输入分组的各字节按表2 的方式装入矩阵state中。如输入ABCDEFGHIJKLMNOP，则输入块影射到如表2的状态矩阵中。
- 字节代换运算(ByteSub())
字节代换运算是一个可逆的非线形字节代换操作，对分组中的每个字节进行，对字节的操作遵循一个代换表，即S盒。S盒由有限域 GF（28）上的乘法取逆和GF（2）上的仿射变换两步组成。 - 行变换ShiftRows()
行变换是一种线性变换，其目的就是使密码信息达到充分的混乱，提高非线形度。行变换对状态的每行以字节为单位进行循环右移，移动字节数根据行数来确定，第0行不发生偏移，第一行循环右移一个字节，第二行移两个，依次类推。 - 列混合变换MixColumns()
列变换就是从状态中取出一列，表示成多项式的形式后，用它乘以一个固定的多项式a(x)，然后将所得结果进行取模运算，模值为 x4+1。其中a(x)={03}x3+{02}x2+{01}x+{02},
这个多项式与x4+1互质，因此是可逆的。列混合变换的算术表达式为：s’(x)= a(x) s(x)，其中， s(x)表示状态的列多项式。 - 轮**的添加变换AddRoundKey()
在这个操作中，轮**被简单地异或到状态中，轮**根据**表获得，其长度等于数据块的长度Nb。
AES算法流程
对于发送方，它首先创建一个AES私钥，并用口令对这个私钥进行加密。然后把用口令加密后的AES**通过Internet发送到接收方。发送方解密这个私钥，并用此私钥加密明文得到密文，密文和加密后的AES**一起通过Internet发送到接收方。接收方收到后再用口令对加***进行解密得到AES**，最后用解密后的**把收到的密文解密成明文。图1中是这个过程的实现流程。
RSA算法
基本原理及流程
RSA是在1977年发明RSA密码系统的三个人的名字的首字母的缩写，他们是：Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman。它是第一个公钥加密算法，在很多密码协议中都有应用，如SSL和S/MIME。RSA算法是基于大质数的因数分解的公匙体系。简单的讲，就是两个很大的质数，一个作为公钥，另一个作为私钥，如用其中一个加密，则用另一个解密。**长度从40到2048位可变，**越长，加密效果越好，但加密解密的开销也大。RSA算法可简单描述如下：
RSA算法实现流程
首先，接收方创建RSA密匙对，即一个公钥和一个私钥，公钥被发送到发送方,私钥则被保存在接收方。发送方在接收到这个公钥后,用该公钥对明文进行加密得到密文，然后把密文通过网络传输给接收方。接收方在收到它们后，用RSA私钥对收到的密文进行解密，最后得到明文。图2是整个过程的实现流程。
AES与RSA相结合数据加密方案
RSA算法是公开**系统的代表，其安全性建立在具有大素数因子的合数，其因子分解困难这一法则之上的。Rijndael算法作为新一代的高级加密标准，运行时不需要计算机有非常高的处理能力和大的内存，操作可以很容易的抵御时间和空间的攻击，在不同的运行环境下始终能保持良好的性能。这使AES将安全，高效，性能，方便，灵活性集于一体，理应成为网络数据加密的首选。相比较，因为AES**的长度最长只有256比特，可以利用软件和硬件实现高速处理，而RSA算法需要进行大整数的乘幂和求模等多倍字长处理，处理速度明显慢于AES[5]；所以AES算法加解密处理效率明显高于RSA算法。在**管理方面，因为AES算法要求在通信前对**进行秘密分配，解密的私钥必须通过网络传送至加密数据接收方，而RSA采用公钥加密，私钥解密（或私钥加密，公钥解密），加解密过程中不必网络传输保密的**；所以RSA算法**管理要明显优于AES算法。从上面比较得知，由于RSA加解密速度慢，不适合大量数据文件加密，因此在网络中完全用公开密码*传输机密信息是没有必要，也是不太现实的。AES加密速度很快，但是在网络传输过程中如何安全管理AES**是保证AES加密安全的重要环节。这样在传送机密信息的双方，如果使用AES对称密码*对传输数据加密，同时使用RSA不对称密码*来传送AES的**，就可以综合发挥AES和RSA的优点同时避免它们缺点来实现一种新的数据加密方案。加解密实现流程如图(3)。
具体过程是先由接收方创建RSA**对，接收方通过Internet发送RSA公钥到发送方，同时保存RSA私钥。而发送方创建AES**，并用该AES**加密待传送的明文数据，同时用接受的RSA公钥加密AES**，最后把用RSA公钥加密后的AES**同密文一起通过Internet传输发送到接收方。当接收方收到这个被加密的AES**和密文后，首先调用接收方保存的RSA私钥，并用该私钥解密加密的AES**，得到AES**。最后用该AES**解密密文得到明文。
AES+RSA结合最佳实践
基本要求
- 保证传输数据的安全性
- 保证数据的完整性
- 能够验证客户端的身份
基本流程
请求：===========================================================
demo实现： https://github.com/gcWpengfei/spring-cloud-rsa-aes-demo