Java 敏感信息加密处理

一、敏感信息加密处理我们要实现什么

系统往往需要将用户敏感信息进行加密，不同的敏感信息加密要求不同。

比如，密码的加密，我们往往不需要是可逆的。用户输入密码后，通过系统的加密规则，编码后直接比对加密存储的密码，获得比对结果即可证明用户登录信息合法性。

然后，有时我们为了防止被脱库导致的数据泄漏，不得不对一些敏感信息（比如：身份证号、手机号）进行加密。这样的数据不仅要求加密，还需要在展示及其他业务场景下完全显示，或者掩码显示，这就需要我们对加密的内容进行解密。

二、敏感信息加密处理我做了些什么

近来，项目中为了实现这个需求，做了些简单的设计：

注：考虑到在维护生产数据时方便查询，这里使用aes加密方式，该加密方式同mysql的aes加密结果相同，故可在sql中直接使用hex及aes_encrypt函数进行查询；密盐可保存在配置文件中。

1.使用自定义注解，po的每个类中需要加密及解密的字段可添加该注解

2.声明Base类，并实现encrypt和decrypt方法，方法实现利用java反射及自定义注解

3.所有需要用到加密及解密的实体对象，必须继承自Base类

4.实体类加密时调用encrypt方法，解密时调用decrypt方法，如此可实现对该对象中敏感数据的加密解密

三、敏感信息加密实现

1.先看效果

注释很清楚，先给对象设置身份证号，然后执行自加密方法，返回自己的引用，打印出来加密后该对象的json字符串；执行自解密方法，返回自己的引用，打印出来解密后该对象的json字符串。

2.设计实现结构

crypt
   |
   |--annotation
   |    |--DecryptFiled
   |    |--EncryptFiled
   |--crypt
   |    |--EncryptDecryptInterface
   |--domain
   |    |--BaseInfo
   |    |--SimpleDomain
   |--utils
   |    |--MySqlUtils

2.1先看看注解的实现

/**
 * Created by bright on 2017/2/22.
 *
 * @author :
 */
@Target(ElementType.FIELD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface EncryptFiled {
  String value() default "";
}

自定义注解

两个注解的实现一致，注解名称不同而已，不再贴另外一个注解的代码。

2.2定义自加密、自解密接口

Base类实现该接口中的自加密自解密方法

/**
 * Created by bright on 2017/2/22.
 *
 * @author :
 */
public interface EncryptDecryptInterface {
  public <T> T encryptSelf();
  public <T> T decryptSelf();
}

自定义接口

2.3MysqlUtils的实现

/**
 * Created by bright on 2017/2/22.
 *
 * @author :
 */
@Component
public class MySqlUtils {
  private static final String ENCRYPTTYPE= "AES";//加密方式
  private static final String ENCODING = "UTF-8";//加密时编码

  private static String MYSQLUTILSKEY = "aaa";//加密密盐
  private static MySqlUtils mysqlUtils;//单例
  private static Cipher encryptCipher ;//加密cipher
  private static Cipher decryptChipher;//解密chipher
  /**
   * 该方法可用在spring项目中使用配置文件设置密盐，默认值为123
   * @param key
   */
  @Value("${mysql.column.crypt.key:123}")
  public void setMysqlutilskey(String key){
    MySqlUtils.MYSQLUTILSKEY = key;
  }
  /**
   * encryptCipher、decryptChipher初始化
   */
  public static void init(){
    try {
      encryptCipher = Cipher.getInstance(ENCRYPTTYPE);
      decryptChipher = Cipher.getInstance(ENCRYPTTYPE);
      encryptCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, generateMySQLAESKey(MYSQLUTILSKEY, ENCODING));
      decryptChipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, generateMySQLAESKey(MYSQLUTILSKEY, ENCODING));
    } catch (InvalidKeyException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    } catch (NoSuchPaddingException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
  }
  /**
   * 单例获取方法实现
   * @return
   */
  public synchronized static MySqlUtils getInstance(){
    if(mysqlUtils == null){
      mysqlUtils = new MySqlUtils();
      init();
    }
    return mysqlUtils;
  }
  /**
   * 加密算法
   * @param encryptString
   * @return
   */
  public String mysqlAESEncrypt(String encryptString) {
    try{
      return new String(Hex.encodeHex(encryptCipher.doFinal(encryptString.getBytes(ENCODING)))).toUpperCase();
    } catch (BadPaddingException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    } catch (UnsupportedEncodingException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    } catch (IllegalBlockSizeException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
  }
  /**
   * 解密算法
   * @param decryptString
   * @return
   */
  public String mysqlAESDecrypt(String decryptString){
    try {
      return new String(decryptChipher.doFinal(Hex.decodeHex(decryptString.toCharArray())));
    } catch (DecoderException nspe) {
      throw new RuntimeException(nspe);
    } catch (BadPaddingException nsae) {
      throw new RuntimeException(nsae);
    } catch (IllegalBlockSizeException ike) {
      throw new RuntimeException(ike);
    }
  }
  /**
   * 产生mysql-aes_encrypt
   * @param key 加密的密盐
   * @param encoding 编码
   * @return
   */
  public static SecretKeySpec generateMySQLAESKey(final String key, final String encoding) {
    try {
      final byte[] finalKey = new byte[16];
      int i = 0;
      for(byte b : key.getBytes(encoding))
        finalKey[i++%16] ^= b;
      return new SecretKeySpec(finalKey, "AES");
    } catch(UnsupportedEncodingException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
  }
}

MysqlUtils

2.4BaseInfo类的实现

/**
 * Created by bright on 2017/2/22.
 *
 * @author :
 */
public class BaseInfo implements Cloneable, EncryptDecryptInterface {
  /**
   * 拷贝一个对象，并对新对象进行加密
   * 该方法主要用在日志打印上，可防止原对象被加密而影响程序执行
   * @param <T>
   * @return
   */
  public <T extends BaseInfo> T cloneAndEncrypt() {
    T cloneT = null;
    try {
      cloneT = (T) this.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
      e.printStackTrace();
      return null;
    }
    if(cloneT !=null)
      return cloneT.encryptSelf();
    throw new RuntimeException("拷贝对象异常");
  }
  /**
   * 重写clone方法
   * @return
   * @throws CloneNotSupportedException
   */
  @Override
  protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
    try {
      return super.clone();
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
      e.printStackTrace();
      return null;
    }
  }
  /**
   * 实现自加密
   *
   * @param <T>
   * @return
   */
  public <T> T encryptSelf() {
    Field[] declaredFields = this.getClass().getDeclaredFields();
    try {
      if (declaredFields != null && declaredFields.length > 0) {
        for (Field field : declaredFields) {
          if (field.isAnnotationPresent(EncryptFiled.class) && field.getType().toString().endsWith("String")) {
            field.setAccessible(true);
            String fieldValue = (String) field.get(this);
            if (StringUtils.isNotEmpty(fieldValue)) {
              field.set(this, MySqlUtils.getInstance().mysqlAESEncrypt(fieldValue));
            }
            field.setAccessible(false);
          }
        }
      }
    } catch (IllegalAccessException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
    return (T) this;
  }
  /**
   * 实现自解密
   *
   * @param <T>
   * @return
   */
  public <T> T decryptSelf() {
    Field[] declaredFields = this.getClass().getDeclaredFields();
    try {
      if (declaredFields != null && declaredFields.length > 0) {
        for (Field field : declaredFields) {
          if (field.isAnnotationPresent(DecryptFiled.class) && field.getType().toString().endsWith("String")) {
            field.setAccessible(true);
            String fieldValue = (String)field.get(this);
            if(StringUtils.isNotEmpty(fieldValue)) {
              field.set(this, MySqlUtils.getInstance().mysqlAESDecrypt(fieldValue));
            }
          }
        }
      }
    } catch (IllegalAccessException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
    return (T) this;
  }
}

BaseInfo

2.5一个简单的对象

/**
 * Created by bright on 2017/2/22.
 *
 * @author :
 */
public class SimpleDomain extends BaseInfo{
  @EncryptFiled
  @DecryptFiled
  private String id;
  public String getId() {
    return id;
  }
  public void setId(String id) {
    this.id = id;
  }
}

SimpleDomain

2.6来个调用

public class Client {
  @Test
  public void test(){
    SimpleDomain sd = new SimpleDomain();//要进行加密解密的实体类
    sd.setId("6029131988005021537");//注入身份证号
    System.out.println(JSON.toJSONString(sd.encryptSelf()));//执行自加密后输出
    System.out.println(JSON.toJSONString(sd.decryptSelf()));//执行自解密后输出
  }
}

Client

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