账号密码数据库加密说明

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一、加密算法选择

密码学中两种常见的密码算法为:对称密码算法和非对称密码算法。

对称密钥加密，又称私钥加密，即信息的发送方和接收方用一个密钥去加密和解密数据。它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据量进行加密，但密钥管理困难。

非对称密钥加密，又称公钥密钥加密。它需要使用一对密钥来分别完成加密和解密操作，一个公开发布，即公开密钥，另一个由用户自己秘密保存，即私用密钥。信息发送者用公开密钥去加密，而信息接收者则用私用密钥去解密。公钥机制灵活，但加密和解密速度却比对称密钥加密慢得多。

对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密，常用的算法包括：
DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。
3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高。
AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高；

Mysql官网手册

https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/encryption-functions.html#function_aes-encrypt

MySQL的内置加密函数里已经不推荐DES算法，所以选用AES算法来加解密账号密码。

二、加密策略

AES算法加解密都需要同一个key，如果这个key用来加密所有账号的密码，那么密码相同的不同账号得到的加密结果是相同的，这样会降低安全性，所以用可以唯一标识账号的aid来当做key，为了更不容易反向推导出key，实际应用中会用一个内部的salt字符串拼上账号aid来作为key。

三、实现

为了灵活和重用，没使用MySQL内置函数，改用Java实现。

AES算法实现与操作系统有关，本实现兼容Windows/Linux。

加密后获得的是byte[]类型结果，因此数据库内相应字段的类型应为BLOB，节省空间用TinyBlob类型就够。

加密算法需要使用外部类库javabase64-1.3.1.jar

Java实现有两个类：

AESUtils：提供加解密静态方法

Base64Utils ：辅助AESUtils类

AESUtils常用方法说明：

 AESUtils.java:

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.security.Key;
import java.security.SecureRandom;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.CipherInputStream;
import javax.crypto.CipherOutputStream;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.SecretKey;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

public class AESUtils {

    private static final String ALGORITHM = "AES";
    private static final int KEY_SIZE = 128;
    private static final int CACHE_SIZE = 1024;

    public static String getSecretKey() throws Exception {
        return getSecretKey(null);
    }

    public static String getSecretKey(String seed) throws Exception {
        try {
            KeyGenerator _generator = KeyGenerator.getInstance(ALGORITHM);
            SecureRandom secureRandom = SecureRandom.getInstance("SHA1PRNG");
            secureRandom.setSeed(seed.getBytes("UTF-8"));
            _generator.init(KEY_SIZE, secureRandom);
            SecretKey secretKey = _generator.generateKey();
            return Base64Utils.encode(secretKey.getEncoded());
        } catch (Exception e) {
            throw new RuntimeException("初始化密钥出现异常");
        }

    }

    public static byte[] encrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
        Key k = toKey(Base64Utils.decode(key));
        byte[] raw = k.getEncoded();
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(raw, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    public static void encryptFile(String key, String sourceFilePath, String destFilePath) throws Exception {
        File sourceFile = new File(sourceFilePath);
        File destFile = new File(destFilePath);
        if (sourceFile.exists() && sourceFile.isFile()) {
            if (!destFile.getParentFile().exists()) {
                destFile.getParentFile().mkdirs();
            }
            destFile.createNewFile();
            InputStream in = new FileInputStream(sourceFile);
            OutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
            Key k = toKey(Base64Utils.decode(key));
            byte[] raw = k.getEncoded();
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(raw, ALGORITHM);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKeySpec);
            CipherInputStream cin = new CipherInputStream(in, cipher);
            byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
            int nRead = 0;
            while ((nRead = cin.read(cache)) != -1) {
                out.write(cache, 0, nRead);
                out.flush();
            }
            out.close();
            cin.close();
            in.close();
        }
    }

    public static byte[] decrypt(byte[] data, String key) throws Exception {
        Key k = toKey(Base64Utils.decode(key));
        byte[] raw = k.getEncoded();
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(raw, ALGORITHM);
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
        return cipher.doFinal(data);
    }

    public static void decryptFile(String key, String sourceFilePath, String destFilePath) throws Exception {
        File sourceFile = new File(sourceFilePath);
        File destFile = new File(destFilePath);
        if (sourceFile.exists() && sourceFile.isFile()) {
            if (!destFile.getParentFile().exists()) {
                destFile.getParentFile().mkdirs();
            }
            destFile.createNewFile();
            FileInputStream in = new FileInputStream(sourceFile);
            FileOutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
            Key k = toKey(Base64Utils.decode(key));
            byte[] raw = k.getEncoded();
            SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(raw, ALGORITHM);
            Cipher cipher = Cipher.getInstance(ALGORITHM);
            cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKeySpec);
            CipherOutputStream cout = new CipherOutputStream(out, cipher);
            byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
            int nRead = 0;
            while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
                cout.write(cache, 0, nRead);
                cout.flush();
            }
            cout.close();
            out.close();
            in.close();
        }
    }

    private static Key toKey(byte[] key) throws Exception {
        SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, ALGORITHM);
        return secretKey;
    }
}

Base64Utils.java:

import it.sauronsoftware.base64.Base64;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class Base64Utils {

    private static final int CACHE_SIZE = 1024;

    public static byte[] decode(String base64) throws Exception {
        return Base64.decode(base64.getBytes("UTF-8"));
    }

    public static String encode(byte[] bytes) throws Exception {
        return new String(Base64.encode(bytes));
    }

    public static String encodeFile(String filePath) throws Exception {
        byte[] bytes = fileToByte(filePath);
        return encode(bytes);
    }

    public static void decodeToFile(String filePath, String base64) throws Exception {
        byte[] bytes = decode(base64);
        byteArrayToFile(bytes, filePath);
    }

    public static byte[] fileToByte(String filePath) throws Exception {
        byte[] data = new byte[0];
        File file = new File(filePath);
        if (file.exists()) {
            FileInputStream in = new FileInputStream(file);
            ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(2048);
            byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
            int nRead = 0;
            while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
                out.write(cache, 0, nRead);
                out.flush();
            }
            out.close();
            in.close();
            data = out.toByteArray();
        }
        return data;
    }

    public static void byteArrayToFile(byte[] bytes, String filePath) throws Exception {
        InputStream in = new ByteArrayInputStream(bytes);
        File destFile = new File(filePath);
        if (!destFile.getParentFile().exists()) {
            destFile.getParentFile().mkdirs();
        }
        destFile.createNewFile();
        OutputStream out = new FileOutputStream(destFile);
        byte[] cache = new byte[CACHE_SIZE];
        int nRead = 0;
        while ((nRead = in.read(cache)) != -1) {
            out.write(cache, 0, nRead);
            out.flush();
        }
        out.close();
        in.close();
    }

}

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