中国联通智慧云的前端数据 RSA4096 加密传输完整方案

以下是完整的实现方案：（代码已脱敏）

一、RSA加密基础原理

RSA 是一种非对称加密算法，由 Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 于 1977 年提出。其核心特点包括：

密钥对机制：使用公钥加密、私钥解密
数学基础：基于大数分解难题，4096 位密钥提供更高安全性
适用场景：密码传输、敏感数据保护、API 请求参数加密等

二、前端实现方案

1. 技术选型

前端实现 RSA4096 加密主要有以下方案：

Web Crypto API：现代浏览器原生支持，无需第三方库
jsencrypt：流行的 RSA 库，简单易用
Node-RSA：Node.js 环境专用
forge：功能全面的加密库

2. 完整实现流程

(1) 密钥生成与管理

// 使用Web Crypto API生成4096位密钥对
async function generateKeyPair() {
  return await window.crypto.subtle.generateKey(
    {
      name: "RSA-OAEP",
      modulusLength: 4096, // 使用4096位密钥
      publicExponent: new Uint8Array([0x01, 0x00, 0x01]), // 65537
      hash: "SHA-256",
    },
    true,
    ["encrypt", "decrypt"]
  );
}

最佳实践：

前端不应存储私钥，私钥必须保存在安全的服务器端
公钥动态获取，避免硬编码
定期更换密钥对增强安全性

(2) 数据加密实现

// 使用jsencrypt库加密数据
const encryptData = (publicKey, data) => {
  const encryptor = new JSEncrypt();
  encryptor.setPublicKey(publicKey);
  return encryptor.encrypt(data);
};

// 使用Web Crypto API加密
async function encryptWithCryptoAPI(publicKey, data) {
  const encoded = new TextEncoder().encode(data);
  const encrypted = await window.crypto.subtle.encrypt(
    { name: "RSA-OAEP" },
    publicKey,
    encoded
  );
  return arrayBufferToBase64(encrypted);
}

(3) 分段加密处理

由于 RSA4096 对数据长度有限制，需实现分段加密：

function chunkEncrypt(publicKey, data, chunkSize = 200) {
  const encryptor = new JSEncrypt();
  encryptor.setPublicKey(publicKey);
  
  let result = [];
  for(let i = 0; i < data.length; i += chunkSize) {
    const chunk = data.substring(i, i + chunkSize);
    result.push(encryptor.encrypt(chunk));
  }
  return result.join('|');
}

三、前后端协同方案

1. 完整传输流程

前端向服务器申请 RSA 公钥
服务器生成 RSA4096 密钥对并将公钥返回前端
前端使用公钥加密敏感数据
前端对公钥进行 MD5 加密生成指纹码
前端提交指纹码和加密数据到服务器
服务器验证指纹码后使用私钥解密
服务器处理完成后立即销毁密钥对

2. 后端解密实现(Java-已脱敏)

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import javax.crypto.Cipher;
import java.security.Security;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.KeyFactory;
import java.util.Base64;

public class RSADecryptor {
    static {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
    }
    
    public static String decrypt(String encryptedData, String privateKeyStr) throws Exception {
        byte[] privateKeyBytes = Base64.getDecoder().decode(privateKeyStr);
        PKCS8EncodedKeySpec keySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(privateKeyBytes);
        PrivateKey privateKey = KeyFactory.getInstance("RSA").generatePrivate(keySpec);
        
        Cipher cipher = Cipher.getInstance("RSA/ECB/OAEPWithSHA-256AndMGF1Padding");
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        
        byte[] decrypted = cipher.doFinal(Base64.getDecoder().decode(encryptedData));
        return new String(decrypted);
    }
}

四、安全增强措施

混合加密体系：
- 大数据使用 AES 加密
- 用 RSA4096 加密 AES 密钥
安全传输：
- 必须结合 HTTPS 使用
- 公钥传输使用数字签名验证
性能优化：
- 合理控制加密数据大小
- 考虑使用 Web Workers 处理加密运算
防御措施：
- 使用 OAEP 填充模式 (PKCS#1 v1.5 有已知漏洞)
- 防范时序攻击

五、特殊场景处理

中文加密：
- 先进行 Base64 编码再加密
- 或使用混合加密方案

密钥轮换：

// 定期请求新公钥
async function refreshPublicKey() {
  const response = await fetch('/api/public-key');
  const { key, expiry } = await response.json();
  localStorage.setItem('currentPublicKey', JSON.stringify({ key, expiry }));
}

移动端适配：
- 使用 React Native 的 Native 模块处理加密
- 或选择性能优化的轻量级库

六、完整示例(Vue+SpringBoot-已脱敏)

前端(Vue)实现：

import JSEncrypt from 'jsencrypt';

export default {
  methods: {
    async getPublicKey() {
      const res = await axios.get('/api/public-key');
      return res.data.publicKey;
    },
    
    async encryptData(data) {
      const publicKey = await this.getPublicKey();
      const encryptor = new JSEncrypt();
      encryptor.setPublicKey(publicKey);
      
      // 分段加密处理
      const chunkSize = 200;
      let encryptedParts = [];
      
      for(let i = 0; i < data.length; i += chunkSize) {
        const chunk = data.substring(i, i + chunkSize);
        encryptedParts.push(encryptor.encrypt(chunk));
      }
      
      return encryptedParts.join('|');
    },
    
    async submitSecureData(formData) {
      const encrypted = await this.encryptData(JSON.stringify(formData));
      await axios.post('/api/secure-endpoint', { data: encrypted });
    }
  }
}

后端(Spring Boot)实现：

@RestController
public class CryptoController {
    
    @GetMapping("/api/public-key")
    public ResponseEntity<Map<String, String>> getPublicKey() {
        KeyPair keyPair = KeyGenerator.generateKeyPair(); // 生成4096位密钥对
        String publicKey = Base64.getEncoder().encodeToString(keyPair.getPublic().getEncoded());
        
        // 将私钥临时存储，设置过期时间
        String keyId = UUID.randomUUID().toString();
        KeyStorage.storePrivateKey(keyId, keyPair.getPrivate());
        
        return ResponseEntity.ok(Map.of(
            "publicKey", publicKey,
            "keyId", keyId,
            "expiry", Instant.now().plus(5, ChronoUnit.MINUTES).toString()
        ));
    }
    
    @PostMapping("/api/secure-endpoint")
    public ResponseEntity<?> handleSecureData(@RequestBody EncryptedData data) {
        // 验证密钥有效性
        PrivateKey privateKey = KeyStorage.getPrivateKey(data.getKeyId());
        if(privateKey == null || KeyStorage.isExpired(data.getKeyId())) {
            throw new SecurityException("Invalid or expired key");
        }
        
        // 分段解密
        String decryptedData = RSADecryptor.decrypt(data.getContent(), privateKey);
        
        // 立即清除私钥
        KeyStorage.removeKey(data.getKeyId());
        
        // 处理业务逻辑
        return processDecryptedData(decryptedData);
    }
}

七、性能与安全权衡

密钥长度选择：
- 2048 位：平衡安全性和性能
- 4096 位：更高安全性但性能下降 30-40%
加密数据限制：
- RSA4096 最大加密数据约 490 字节
- 超出部分需使用分段加密或混合加密
浏览器兼容性：
- Web Crypto API 兼容现代浏览器
- 老旧浏览器需使用 jsencrypt 等 polyfill

通过以上方案，可以实现前端数据的安全加密传输，确保即使数据被截获也无法被解密，有效保护用户敏感信息。实际实施时应根据具体业务需求调整密钥管理策略和加密粒度。

#前端

中国联通智慧云的前端数据 RSA4096 加密传输完整方案

https://uniomo.com/archives/zhong-guo-lian-tong-zhi-hui-qian-duan-shu-ju-rsa4096-jia-mi-chuan-shu-wan-zheng-fang-an

作者

雨落秋垣

发布于

2025年09月19日

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