Android 網絡交互之移動端與服務端的加密處理

在開發項目的網絡模塊時，咱們爲了保證客戶端（Client）和服務端（Server）之間的通訊安全，咱們會對數據進行加密。

談到網絡通訊加密，咱們能夠說出：對稱加密，非對稱加密，md5單向加密，也能提到RSA，AES128，以及MD5等專業名詞。

下面咱們就來講明客戶端（Client）與服務端（Server）的加密通訊邏輯。

1、加密相關名詞解析

• RSA：非對稱加密，會產生公鑰和私鑰，公鑰在客戶端，私鑰在服務端。公鑰用於加密，私鑰用於解密。
• AES：對稱加密，直接使用給定的祕鑰加密，使用給定的祕鑰解密。(加密解密使用相同的祕鑰)。
• MD5：一種單向的加密方式，只能加密，不能解密。
• Base64編碼：對字節數組轉換成字符串的一種編碼方式。

2、通訊加密的邏輯

2.1 明文傳輸通訊邏輯（不安全）

1). 客戶端將要上傳的數據以字典(Map)的方式打包，Post提交給服務器。

2). 服務器接收提交的數據包，經過Key-Value的形式獲取客戶端提交的值，進行處理。

3). 處理結束，將數據以字典(Map)的形式打包，返回給客戶端處理。

2.2 加密傳輸通訊邏輯

總體流程：客戶端上傳數據加密 ==> 服務器獲取數據解密 ==> 服務器返回數據加密 ==> 客戶端獲取數據解密。

3、通訊請求安全性實現方案

請求安全性主要體現爲： 服務器端在接收到請求的時候，要主動鑑別該請求是否有效，是否可接受。

經常使用方案以下：

3.1 使用 token 已登錄用戶的識別碼

解決問題：

用戶調用接口時，不用每次都帶上用戶名和密碼，避免了頻繁在網絡中傳輸密碼被截獲的風險。

使用場景：

用戶登陸系統時傳入用戶名和密碼，服務器校驗成功以後，根據uuid等參數生成token返回給客戶端，同時把該token和該用戶的對應關係緩存在服務器端。客戶端在後續的請求接口中不用每次都傳入用戶名和密碼，只須要傳入token便可。服務器會根據token肯定客戶端的身份。

注意事項:

token可設置生效時間，token失效以後，客戶端從新請求token。

3.2 sign:請求參數的簽名

解決問題:

避免請求參數被惡意修改。保證了請求數據的一致性。

使用場景:

客戶端和服務端約定一個簽名生成算法。客戶端在請求接口以前調用簽名算法，根據參數生成sign值。而後把sign和請求參數一併傳給服務器。服務器收到到參數和簽名以後，根據請求參數，調用簽名算法計算出簽名，而後比較該簽名和客戶端傳過來的簽名是否一致，若是一致，則說明請求參數未被修改過，若是不一致，則說明請求參數被修改過。

3.3 nonce：請求中附帶的隨機數

解決問題:

防止惡意程序重複向服務器重複發送相同的請求。

使用場景：

客服端在向服務器發出請求以前，隨機生成nonce參數。服務器在接收到請求以後，取出nonce參數，而後去緩存中查找是否已存在nonce的值。若是存在，則說明該請求已經收到過，則 拒絕本次請求，若是不存在，則說明首次接收到該請求，正常進行處理。

3.4 timestamp：客服端發送請求的時間戳

timestamp機制通常和nonce組合使用

解決的問題:

防止服務器端緩存nonce數據量過大的問題。當服務器緩存的nonce較多時，每次查找nonce就會耗費大量時間。經過添加請求時間戳，判斷請求時間到服務器接收到請求的時間差是否在有效處理時間內（例如5分鐘），若是在5分鐘以內則進行處理，若是超出五分鐘則拒絕該請求。這樣，服務器端在緩存nonce的時候，能夠設置nonce的緩存時間爲5分鐘，超出5分鐘以後，自動清除掉緩存中的nonce，這樣就避免了緩存大量nonce的問題。

使用場景:

客服端在發出請求時，附帶timestamp，記錄下當前的請求時間。服務器接收到請求時，取出timestamp，判斷和當前的時間差，若是超出必定的時間(例如5分鐘)，則放棄該請求。若是在5分鐘以內，則取出nonce，去緩存中查找nonce，若是已存在則拒絕掉，若是不存在則正常處理。

4、通信的數據保密性

數據保密性： http請求的數據不管是GET仍是POST均可能會被抓包獲取到數據。爲了不用戶的敏感數據被竊取，則須要對數據進行加密處理。

1. AES:對稱加密算法

使用方式:

客服端和服務器端共同肯定一個用來加密和解密的祕鑰。而後客服端在請求服務器是經過該祕鑰對數據進行加密，服務器端在接收到請求以後使用該祕鑰對數據進行解密。

優點：

加密效率高

缺點:

祕鑰須要共享給客戶端，具備泄露的風險

2.RSA:非對稱加密算法

使用方式:

服務器端生成公鑰和私鑰，把私鑰發送給客戶端。客服端在請求服務器是，經過公鑰對數據進行加密。服務器端接收到請求以後，使用私鑰對加密的數據進行解密。

優點:

不須要共享私鑰，避免了私鑰泄露的風險。

劣勢：

加密效率低，數據量大時較爲耗時