用RSA加密实现Web登录密码加密传输【转】

tiger.hu

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通常我们做一个Web应用程序的时候都需要登录，登录就要输入用户名和登录密码，并且，用户名和登录密码都是明文传输的，这样就有可能在中途被别人拦截，尤其是在网吧等场合。

这里顺带一个小插曲，我以前有家公司，办公室装修时候安排的网口相对较少，不太够用，于是我和另外一个同事使用了一个hub来共享一个网口，这就导致了很有趣的现象：任何他的网络包我都能抓得到，当然了，我的他也能抓得到。这是不是有很大的安全隐患了？我有可能在不经意间会泄漏自己的密码。

所以，很多安全要求较高的网站都不会明文传输密码，它们会使用https来确保传输过程的安全，https是用证书来实现的，证书来自于证书颁发机构，当然了，你也可以自己造一张证书，但这样别人访问你的网站的时候还是会遇到麻烦，因为你自己造的证书不在用户浏览器的信任范围之内，你还得在用户浏览器上安装你的证书，来让用户浏览器相信你的网站，很多用户并不知道如何操作，就算会操作，也能也不乐意干；另一种选择是你向权威证书颁发机构申请一张证书，但这样有一定的门槛，还需要付费，也不是我们乐意干的事。

所以，我打算自己实现一个密码加密传输方法。

这里使用了RSA非对称加密算法，对称加密也许大家都已经很熟悉，也就是加密和解密用的都是同样的密钥，没有密钥，就无法解密，这是对称加密。而非对称加密算法中，加密所用的密钥和解密所用的密钥是不相同的：你使用我的公钥加密，我使用我的私钥来解密；如果你不使用我的公钥加密，那我无法解密；如果我没有私钥，我也没法解密。

我设计的这个登录密码加密传输方法的原理图如下：

首先，先演练一下非对称加密：

static void Main(string[] args)
{
//用于字符串和byte[]之间的互转
    UTF8Encoding utf8encoder = new UTF8Encoding();

//产生一对公钥私钥
    RSACryptoServiceProvider rsaKeyGenerator = new RSACryptoServiceProvider(1024);
string publickey = rsaKeyGenerator.ToXmlString(false);
string privatekey = rsaKeyGenerator.ToXmlString(true);

//使用公钥加密密码
    RSACryptoServiceProvider rsaToEncrypt = new RSACryptoServiceProvider();
    rsaToEncrypt.FromXmlString(publickey);
string strPassword = "@123#abc$";
    Console.WriteLine("The original password is: {0}", strPassword);
byte[] byEncrypted = rsaToEncrypt.Encrypt(utf8encoder.GetBytes(strPassword), false);
    Console.Write("Encoded bytes: ");
foreach (Byte b in byEncrypted)
    {
        Console.Write("{0}", b.ToString("X"));
    }
    Console.Write("\n");
    Console.WriteLine("The encrypted code length is: {0}", byEncrypted.Length);

//解密
    RSACryptoServiceProvider rsaToDecrypt = new RSACryptoServiceProvider();
    rsaToDecrypt.FromXmlString(privatekey);
byte[] byDecrypted = rsaToDecrypt.Decrypt(byEncrypted, false);
string strDecryptedPwd = utf8encoder.GetString(byDecrypted);
    Console.WriteLine("Decrypted Password is: {0}", strDecryptedPwd);
}

大家可以清楚看到，密码被加密成128字节长度的密文，为什么是固定128字节呢？这是因为我们的RSACryptoServiceProvider默认生成的key的长度是1024，即1024位的加密，所以不管你要加密的密码有多长，它生成的密文的长度肯定是128字节，也因为这样，密码的长度是有限制的，1024位的RSA算法，只能加密大约100个字节长度的明文，要提高可加密的明文的长度限制，就得增加key的长度，比如把key改到2048位，这样能加密的明文的长度限制也就变为大概200出头这样……还是太少啊！而且这样会带来加密速度的显著下降，RSA本来就很慢……是的，比同没有长度限制的对称加密，这种非对称加密的限制可真多，即便是200个字符，又能传输什么东西呢？——密码！这个就够了，传输完密码之后，我们就使用对称加密，所以，RSA往往是用来“协商”一个对称加密的key的。

接下去，真正的难点在于用javascript实现一个和.net的RSA兼容的算法。密码学，对我来说真像天书一般，每次我一看就头大，这个工作是没办法自己做的了，只能到网上找，那是相当的费力啊，找到许多js的RSA实现，但都和.net的这套东西不兼容，最后还是功夫不负有心人，终于找到了一套。不多说，上代码：

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head runat="server">
<title>RSA Login Test</title>
<script src="Scripts/jquery-1.4.1.js" type="text/javascript"></script>
<script src="Scripts/jQuery.md5.js" type="text/javascript" ></script>
<script src="Scripts/BigInt.js" type="text/javascript"></script>
<script src="Scripts/RSA.js" type="text/javascript"></script>
<script src="Scripts/Barrett.js" type="text/javascript"></script>
<script type="text/javascript">
function cmdEncrypt() {
            setMaxDigits(129);
var key = new RSAKeyPair("<%=strPublicKeyExponent%>", "", "<%=strPublicKeyModulus%>");
var pwdMD5Twice = $.md5($.md5($("#txtPassword").attr("value")));
var pwdRtn = encryptedString(key, pwdMD5Twice);
            $("#encrypted_pwd").attr("value", pwdRtn);
            $("#formLogin").submit();
return;
        }
</script>

</head>
<body>
<form action="Default.aspx" id="formLogin" method="post">
<div>
<div>
            User Name:
</div>
<div>
<input id="txtUserName" name="txtUserName" value="<%=postbackUserName%>" type="text" maxlength="16" />
</div>
<div>
            Password:
</div>
<div>
<input id="txtPassword" type="password" maxlength="16" />
</div>
<div>
<input id="btnLogin" type="button" value="Login" onclick="return cmdEncrypt()" />
</div>
</div>
<div>
<input type="hidden" name="encrypted_pwd" id="encrypted_pwd" />
</div>
</form>
<div>
<%=LoginResult%>
</div>
</body>
</html>

这是客户端代码，大家可以看到，基本没有什么服务器端代码，<%=postbackUserName%>用于回显输入的用户名，<%=LoginResult%>用于显示登录结果，<%=strPublicKeyExponent%>和<%=strPublicKeyModulus%>则用来告诉客户端RSA公钥。需要的javascript文件说明：

jQuery.md5.js - 用于对密码进行两次md5加密；（我通常在数据库中保存的用户密码是两次MD5后的结果）
BigInt.js - 用于生成一个大整型；（这是RSA算法的需要）
RSA.js - RSA的主要算法；
Barrett.js - RSA算法所需要用到的一个支持文件；

对于密码学，我几乎一无所知，所以没办法跟大家解释清楚RSA算法的原理，抱歉，我只知道怎么用。关于javascript中这行代码：“setMaxDigits(129);”具体表示什么我也不清楚，我只知道，把参数改为小于129的数之后会导致客户端的javascript执行进入死循环。服务器端代码也很简单：

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
    LoginResult = "";
    RSACryptoServiceProvider rsa = new RSACryptoServiceProvider();
if (string.Compare(Request.RequestType, "get", true)==0)
    {
//将私钥存Session中
        Session["private_key"] = rsa.ToXmlString(true);
    }
else
    {
bool bLoginSucceed = false;
try
        {
string strUserName = Request.Form["txtUserName"];
            postbackUserName = strUserName;
string strPwdToDecrypt = Request.Form["encrypted_pwd"];
            rsa.FromXmlString((string)Session["private_key"]);
byte[] result = rsa.Decrypt(HexStringToBytes(strPwdToDecrypt), false);
            System.Text.ASCIIEncoding enc = new ASCIIEncoding();
string strPwdMD5 = enc.GetString(result);
if (string.Compare(strUserName, "user1", true)==0 && string.Compare(strPwdMD5, "14e1b600b1fd579f47433b88e8d85291", true)==0)
                bLoginSucceed = true;
        }
catch (Exception)
        {

        }
if (bLoginSucceed)
            LoginResult = "登录成功";
else
            LoginResult = "登录失败";
    }

//把公钥适当转换，准备发往客户端
    RSAParameters parameter = rsa.ExportParameters(true);
    strPublicKeyExponent = BytesToHexString(parameter.Exponent);
    strPublicKeyModulus = BytesToHexString(parameter.Modulus);
}