1 摘要

目前服务和服务之间通过Rpc方式进行数据交互，但数据在传输的时候为明文，对于整个平台而言可能存在数据被拦截、篡改、破坏等风险。因为需要提出一种共同遵守的约定，保证数据传输的安全性。

2 方案

主要是通过对传输前加密，数据接收后解密的方式实现传输安全保护。

2.1 方案一 对称加密

原理

1、发送端和接收端持有相同的密钥，发送端将需要发送的数据用密钥key加密，接收端用密钥Key解密得到数据。

优点

1、安全随着密钥的复杂度加大，被破解的难度急剧上升，保证了数据的安全；
2、速度快
3、实现简单

缺点

密钥需要提前约定，如果任意一方泄漏key那么整个服务集群的数据传输将变得不安全。

算法

DES、3DES、AES、RC5、RC6

2.2 方案二 公钥加密

原理

1、 发送端用接收端的公钥加密数据；
2、 接收端用自身的私钥解密密文获得数据。

优点

相对对于对称加密算法，在传输过程中就算数据被窃取也不会有什么问题，因为只有公钥对应的私钥才能解密密文

缺点

1、 对比堆成加密来说，运行速度慢很多
2、 有实现难度

算法

RSA

2.3 方案三 对称加密、公钥加密混合模式

原理

1. 发送端向接收方申请连接；
2. 接收方发送自身公钥；
3. 发送方将自身的公钥用接收方的公钥加密并发送非接收方；
4. 接收方将发送方的密文解密后得到发送方的公钥，并将对称加密的key加密后发给发送方；
5. 发送方收到消息验证消息的正确性，如果正确则认为接收方是可信的，并在之后的发送消息活动中都用这个key进行数据加密。

利用公钥加密方式动态获取对称加密的密钥，用于对称加密，第二步、第三步够让发送方确认接收方是正确的，而不是冒牌的。

优点

结合了公钥加密和对称加密算法的优点，并且增加了公钥的拥有者的身份鉴别，安全、高效

缺点

实现复杂

算法

RSA+ DES（或3DES、AES、RC5、RC6）

3 实验

实验一 DES和RSA性能对比

分析

DES和RSA加密性能相差不大，RSA慢一点可忽略不计，而解密相差很大，DES比RSA快一倍。

4 总结

对性能有较高要求采取对称加密，从安全的角度会选择公钥加密算法，而时间的充裕程度对安全和性能都有较高要求，则建议采取第三个方案，混合式加密技术，既保证通信的安全性也能有很好的性能表现。

附录

测试代码

1. DESCryption.cs

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;
using static System.Text.Encoding;
using Convert = System.Convert;namespace ConsoleApp.Encryption
{public class DESCryption{private const string KEY_64 = "";//必须是8位无符号字符串private const string IV_64 = "";/// <summary>/// DSE加密/// </summary>/// <param name="str"></param>/// <returns></returns>public static string Encode(string str){byte[] byKey = UTF8.GetBytes(KEY_64);byte[] byIV = UTF8.GetBytes(IV_64);DESCryptoServiceProvider cryptoProvider = new DESCryptoServiceProvider();int i = cryptoProvider.KeySize;MemoryStream ms = new MemoryStream();CryptoStream cst = new CryptoStream(ms, cryptoProvider.CreateEncryptor(byKey, byIV), CryptoStreamMode.Write);StreamWriter sw = new StreamWriter(cst);sw.Write(str);sw.Flush();cst.FlushFinalBlock();sw.Flush();return Convert.ToBase64String(ms.GetBuffer(), 0, (int)ms.Length);}/// <summary>/// DSE解密/// </summary>/// <param name="str"></param>/// <returns></returns>public static string Decode(string str){byte[] byKey = UTF8.GetBytes(KEY_64);byte[] byIV = UTF8.GetBytes(IV_64);byte[] byEnc;try{byEnc = Convert.FromBase64String(str);}catch{return null;}DESCryptoServiceProvider cryptoProvider = new DESCryptoServiceProvider();MemoryStream ms = new MemoryStream(byEnc);CryptoStream cst = new CryptoStream(ms, cryptoProvider.CreateDecryptor(byKey, byIV), CryptoStreamMode.Read);StreamReader sr = new StreamReader(cst);return sr.ReadToEnd();}}
}

2. RSACryption.cs

using Consul;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Security.Cryptography;
using System.Text;namespace ConsoleApp.Encryption
{public class RSACryption{/// <summary>/// 生成一对公钥和私钥/// </summary>/// <returns></returns>public static KeyValuePair<string, string> GetKeyPairCspBlob(){RSACryptoServiceProvider RSA = new RSACryptoServiceProvider();string public_Key = Convert.ToBase64String(RSA.ExportCspBlob(false));string private_Key = Convert.ToBase64String(RSA.ExportCspBlob(true));return new KeyValuePair<string, string>(public_Key, private_Key);}/// <summary>/// 生成一对公钥和私钥/// </summary>/// <returns></returns>public static KeyValuePair<string, string> GetKeyPairXmlString(){RSACryptoServiceProvider RSA = new RSACryptoServiceProvider();string public_Key = RSA.ToXmlString(false);string private_Key = RSA.ToXmlString(true);return new KeyValuePair<string, string>(public_Key, private_Key);}/// <summary>/// DSE加密/// </summary>/// <param name="str"></param>/// <returns></returns>public static string EncodeXmlString(string str,string publicKey){RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider();byte[] cipherbytes;rsa.FromXmlString(publicKey);cipherbytes = rsa.Encrypt(Encoding.UTF8.GetBytes(str), false);return Convert.ToBase64String(cipherbytes);}/// <summary>/// DSE解密/// </summary>/// <param name="str"></param>/// <returns></returns>public static string DecodeXmlString(string str,string privateKey){RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider();byte[] cipherbytes;rsa.FromXmlString(privateKey);cipherbytes = rsa.Decrypt(Convert.FromBase64String(str), false);return Encoding.UTF8.GetString(cipherbytes);}}
}

3. Program.cs

using ConsoleApp.Encryption;
using System;
using System.Diagnostics;
using System.Threading;namespace ConsoleApp
{class Program{static void Main(string[] args){Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();var RSAKeyPiar = RSACryption.GetKeyPairXmlString();var RSAPublicKey = RSAKeyPiar.Key;var RSAPrivateKey = RSAKeyPiar.Value;string plainText = Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(new { Name="admin",Sex = 1,BirthDay = DateTime.Now.AddYears(-20),Address="广东省深圳市" });string DesCiphertext = DESCryption.Encode(plainText);string RSACliphertext = RSACryption.EncodeXmlString(plainText, RSAPublicKey);int runNumber = 1000000;Console.WriteLine($"执行{runNumber}次，消耗时间单位-毫秒");stopwatch.Start();for (int i = 0; i < runNumber; i++){var desCiphertextTemp = DESCryption.Encode(plainText);}stopwatch.Stop();Console.WriteLine("DES加密消耗："+stopwatch.ElapsedMilliseconds);stopwatch.Reset();stopwatch.Start();for (int i = 0; i < runNumber; i++){var desCiphertextTemp = RSACryption.EncodeXmlString(plainText, RSAPublicKey);}stopwatch.Stop();Console.WriteLine("RSA加密消耗：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);Console.WriteLine("------------------------------");stopwatch.Reset();stopwatch.Start();for (int i = 0; i < runNumber; i++){var desCiphertextTemp = DESCryption.Decode(DesCiphertext);}stopwatch.Stop();Console.WriteLine("DES解密消耗：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);stopwatch.Reset();stopwatch.Start();for (int i = 0; i < runNumber; i++){var desCiphertextTemp = RSACryption.DecodeXmlString(RSACliphertext, RSAPrivateKey);}stopwatch.Stop();Console.WriteLine("RSA解密消耗：" + stopwatch.ElapsedMilliseconds);Console.ReadKey();}}
}