CN115208632A - 一种前后端数据加密传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于数据加密技术领域，具体涉及一种前后端数据加密传输方法。针对当前数据加密传输难以兼顾加密性能、传输效率和对数据包进行完整性验证的不足，本发明采用如下技术方案：一种前后端数据加密传输方法，包括：为前端和后端分别配置第一加密方法的公钥和私钥；前端动态生成第三加密算法的密钥，对该密钥进行加密得到第一密文后发送给后端，后端解密；前端采用第二加密算法对明文进行加密，拼接得到拼接文，采用第三加密算法对拼接文进行加密并发送给后端；后端解密并拆分；步骤S5，对明文进行加密，与拆分得到的第二密文比对，对数据包进行完整性验证。本发明的有益效果是：采用三种不同算法，发挥了三种不同算法的优点。

Description

一种前后端数据加密传输方法及系统
技术领域
本发明属于数据加密技术领域，具体涉及一种前后端数据加密传输方法及系统。
背景技术
随着物联网快速发展，智能硬件方面的网络安全吸引更多关注。数据在互联网上进行传输，随时有可能被截取，如果使用明文发送，数据的安全毫无保障。因此，对数据进行加密传输已经成为主流。
当前的数据加密传输，在加密传输的同时，效率较低，同时还存在难以对数据包进行完整性验证的问题。
发明内容
本发明针对当前数据加密传输难以兼顾安全性、传输效率和对数据包进行完整性验证的不足，提供一种前后端数据加密传输方法，以保证安全性和/或的同时，实现完整性验证。本发明同时提供一种前后端数据加密传输系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种前后端数据加密传输方法，所述前后端数据加密传输方法包括：
步骤S1、为前端配置第一加密方法的公钥，为后端配置第一加密方法的私钥；
步骤S2、前端动态生成第三加密算法的密钥，采用第一加密算法的公钥对该密钥进行加密得到第一密文后发送给后端，后端接收第一密文后用第一加密算法的私钥解密得到第三加密算法的密钥；
步骤S3、前端采用第二加密算法对明文进行加密得到第二密文，将明文与第二密文进行拼接得到拼接文，采用第三加密算法对拼接文进行加密得到第三密文后发送给后端；
步骤S4、后端接收第三密文后采用第三加密算法结合第三加密算法的密钥进行解密并拆分，得到第二密文和明文；
步骤S5，通过第二加密算法对明文进行加密，与拆分得到的第二密文比对，对数据包进行完整性验证。
本发明的前后端数据加密传输方法，结合第一加密算法、第二加密算法和第三加密算法，第一加密算法为非对称加密算法，第一加密算法保证安全性，并且由于需要加解密的数据仅为第三加密算法的密钥，数据较小，因此对传输速度的影响很小；第二加密算法仅单向加密，用于数据完整性验证；第三加密算法为对称加密算法，相比非对称加密算法，速度更快，效率更高；本发明的前后端数据加密传输方法发挥了三者的优点，避免了三者的不足。第一加密方法的公钥和私钥是一对密钥，公钥通常预先配置给前端如在安装软件时就已经配置好。
作为改进，步骤S3中，前端发生密文时，在密文中引入通信计数的机制，对数据包进行标识以防止重放攻击。
作为改进，通信计数的机制为在第三密文后增加一个标识位。
作为改进，步骤S4中，后端接收第三密文和标识位后进行判断验证，验证成功后进行后续处理，否则要求前端重发。
作为改进，步骤S1中，当后端接收第一密文后用第一加密算法的公钥和私钥解密得到第三加密算法的密钥后，表示身份验证成功，才进行后续步骤。
作为改进，步骤S5中，完整性验证通过后说明明文可用，否则要求前端重发。
作为改进，第一加密算法为SM2；第二加密算法为SM3；第三加密算法为SM4 ECB。
作为改进，步骤S1中，为前端配置第一加密方法的第一公钥，为后端配置第一加密方法的第一私钥；为前端配置第一加密方法的第二私钥，为后端配置第一加密方法的第二公钥。第一公钥和第一私钥是一对，第二公钥和第二私钥是一对。
作为改进，前端和后端对调，即应用于后端向前端加密传输数据时。
一种前后端数据加密传输系统，所述前后端数据加密传输系统包括：
前端，配置有第一加密算法的公钥、第二加密算法、第三加密算法；
后端，配置有第一加密算法的私钥、第二加密算法、第三加密算法；
其中，第一加密算法为非对称加密算法，第二加密算法为单向加密算法，第三加密算法为对称加密算法，前端的第一加密算法的公钥用于对第三加密算法的密钥的加密，前端的第二加密算法用于明文的加密形成密文，前端的第三加密算法用于明文和密文拼接后的拼接文的加密，后端的第一加密算法的私钥用于解密得到第三加密算法的密钥，后端的第三加密算法用于解密拼接文得到明文和密文，后端的第二加密算法用于接收到的明文的加密以和接收到的密文进行完整性验证。
本发明的前后端数据加密传输方法的有益效果是：结合第一加密算法、第二加密算法和第三加密算法，第一加密算法为非对称加密算法，第一加密算法保证安全性，并且由于需要加解密的数据仅为第三加密算法的密钥，数据较小，因此对传输速度的影响很小；第二加密算法为哈希算法，第二加密算法仅单向加密，用于数据完整性验证；第三加密算法为对称加密算法，相比非对称加密算法，速度更快，效率更高；本发明的前后端数据加密传输方法发挥了三种不同加密算法的优点，避免了三者的不足。
附图说明
图1是本发明实施例一的前后端数据加密传输方法的流程图。
具体实施方式
下面结合本发明创造实施例的附图，对本发明创造实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明创造的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明创造的保护范围。
参见图1，本发明的一种前后端数据加密传输方法，所述前后端数据加密传输方法包括：
步骤S1、为前端配置第一加密方法的公钥，为后端配置第一加密方法的私钥；
步骤S2、前端动态生成第三加密算法的密钥，采用第一加密算法的公钥对该密钥进行加密得到第一密文后发送给后端，后端接收第一密文后用第一加密算法的私钥解密得到第三加密算法的密钥；
步骤S3、前端采用第二加密算法对明文进行加密得到第二密文，将明文与第二密文进行拼接得到拼接文，采用第三加密算法对拼接文进行加密得到第三密文后发送给后端；
步骤S4、后端接收第三密文后采用第三加密算法结合第三加密算法的密钥进行解密并拆分，得到第二密文和明文；
步骤S5，通过第二加密算法对明文进行加密，与拆分得到的第二密文比对，对数据包进行完整性验证。
本发明的前后端数据加密传输方法，结合第一加密算法、第二加密算法和第三加密算法，第一加密算法为非对称加密算法，相比对称式加密算法安全性更高，并且由于需要加解密的数据仅为第三加密算法的密钥，数据较小，因此对传输速度的影响很小；第二加密算法为哈希算法，第二加密算法仅单向加密，用于数据完整性验证；第三加密算法为对称加密算法，相比非对称加密算法，速度更快，效率更高；本发明的前后端数据加密传输方法发挥了三者的优点，避免了三者的不足。
实施例一
参见图1，本发明实施例一的一种前后端数据加密传输方法，所述前后端数据加密传输方法包括：
步骤S1、为前端配置第一加密方法的公钥，为后端配置第一加密方法的私钥；
步骤S2、前端动态生成第三加密算法的密钥，采用第一加密算法的公钥对该密钥进行加密得到第一密文后发送给后端，后端接收第一密文后用第一加密算法的私钥解密得到第三加密算法的密钥；
步骤S3、前端采用第二加密算法对明文进行加密得到第二密文，将明文与第二密文进行拼接得到拼接文，采用第三加密算法对拼接文进行加密得到第三密文后发送给后端；
步骤S4、后端接收第三密文后采用第三加密算法结合第三加密算法的密钥进行解密并拆分，得到第二密文和明文；
步骤S5，通过第二加密算法对明文进行加密，与拆分得到的第二密文比对，对数据包进行完整性验证。
本实施例中，步骤S3中，前端发生密文时，在密文中引入通信计数的机制，对数据包进行标识以防止重放攻击。
本实施例中，通信计数的机制为在第三密文后增加一个标识位。
本实施例中，步骤S4中，后端接收第三密文和标识位后进行判断验证，验证成功后进行后续处理，否则要求前端重发。
本实施例中，步骤S1中，当后端接收第一密文后用第一加密算法的公钥和私钥解密得到第三加密算法的密钥后，表示身份验证成功，才进行后续步骤。
本实施例中，步骤S5中，完整性验证通过后说明明文可用，否则要求前端重发。
本实施例中，第一加密算法为SM2；第二加密算法为SM3；第三加密算法为SM4 ECB。
步骤S1中，为前端配置第一加密方法的第一公钥，为后端配置第一加密方法的第一私钥；为前端配置第一加密方法的第二私钥，为后端配置第一加密方法的第二公钥。第一公钥和第一私钥是一对，第二公钥和第二私钥是一对，从而实现前端和后端的双向加密通信。
在其它实施例中，前端和后端对调，即为前端配置第一加密方法的公钥和私钥，为后端配置前端的第一加密方法的公钥，以应用于仅后端向前端传输数据时。
本发明实施例一的前后端数据加密传输方法中，前端向后端传输数据的工作过程是：首先，生成一对SM2算法的公钥和私钥，向后端配置私钥，向前端配置公钥，前端动态生成SM4 ECB算法的密钥并用SM2算法的公钥进行加密得到SM2密文即第一密文，前端与后端通过因特网建立连接后进行数据通信，前端将第一密文发送给后端，后端通过SM2算法私钥对第一密文解密得到SM4 ECB算法的密钥；然后，前端将明文通过SM3算法进行加密得到SM3密文即第二密文，将明文与第二密文进行拼接得到拼接文，再采用SM4 ECB算法对拼接文进行加密得到SM4 ECB密文即第三密文，发送第三密文时还加上加上标识位；再然后，后端收到第三密文和标识位后，对标识位进行判断验证，验证成功后，通过SM4 ECB算法结合密钥进行解密并拆分，得到SM3密文和明文，验证不通过则要求前端重发；最后，对明文采用SM3算法进行加密，与拆分得到的SM3密文进行比对，对数据包进行完整性验证，验证成功说明数据包未受到完整性破坏，明文可用，否则要求前端重发。当需要后端向前端传输加密数据时，可以采用同样原理。
本发明实施例一的方法有效地解决了通信实体之间密钥保管问题，同时也解决了通信实体间的身份认证、数据传输时的快速加解密、防止重放攻击以及对数据包进行完整性验证的问题。
本发明实施例一的前后端数据加密传输方法的有益效果是：结合第一加密算法、第二加密算法和第三加密算法，第一加密算法为非对称加密算法，第一加密算法保证安全性，并且由于需要加解密的数据仅为第三加密算法的密钥，数据较小，因此对传输速度的影响很小；第二加密算法为哈希算法，第二加密算法仅单向加密，用于数据完整性验证；第三加密算法为对称加密算法，相比非对称加密算法，速度更快，效率更高；本发明的前后端数据加密传输方法发挥了三者的优点，避免了三者的不足；在第三密文中引入了通信计数机制以防止被黑客截获加密后的数据包进行重放攻击，从而使得该加密方法能防止已知的主动攻击和被动攻击。
以上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明创造包括但不限于上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明创造的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：所述前后端数据加密传输方法包括：
步骤S1、为前端配置第一加密方法的公钥，为后端配置第一加密方法的私钥；
步骤S2、前端动态生成第三加密算法的密钥，采用第一加密算法的公钥对该密钥进行加密得到第一密文后发送给后端，后端接收第一密文后用第一加密算法的私钥解密得到第三加密算法的密钥；
步骤S3、前端采用第二加密算法对明文进行加密得到第二密文，将明文与第二密文进行拼接得到拼接文，采用第三加密算法对拼接文进行加密得到第三密文后发送给后端；
步骤S4、后端接收第三密文后采用第三加密算法结合第三加密算法的密钥进行解密并拆分，得到第二密文和明文；
步骤S5，通过第二加密算法对明文进行加密，与拆分得到的第二密文比对，对数据包进行完整性验证。
2.根据权利要求1所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：步骤S3中，前端发生密文时，在密文中引入通信计数的机制，对数据包进行标识以防止重放攻击。
3.根据权利要求2所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：通信计数的机制为在第三密文后增加一个标识位。
4.根据权利要求3所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：步骤S4中，后端接收第三密文和标识位后进行判断验证，验证成功后进行后续处理，否则要求前端重发。
5.根据权利要求1所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：步骤S1中，当后端接收第一密文后用第一加密算法私钥解密得到第三加密算法的密钥后，表示身份验证成功，才进行后续步骤。
6.根据权利要求1所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：步骤S5中，完整性验证通过后说明明文可用，否则要求前端重发。
7.根据权利要求1所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：第一加密算法为SM2；第二加密算法为SM3；第三加密算法为SM4 ECB。
8.根据权利要求1所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：步骤S1中，为前端配置第一加密方法的第一公钥，为后端配置第一加密方法的第一私钥；为前端配置第一加密方法的第二私钥，为后端配置第一加密方法的第二公钥。
9.根据权利要求1所述的一种前后端数据加密传输方法，其特征在于：前端和后端对调。
10.一种前后端数据加密传输系统，其特征在于：所述前后端数据加密传输系统包括：
前端，配置有第一加密算法的公钥、第二加密算法、第三加密算法；
后端，配置有第一加密算法的私钥、第二加密算法、第三加密算法；
其中，第一加密算法为非对称加密算法，第二加密算法为单向加密算法，第三加密算法为对称加密算法，前端的第一加密算法的公钥用于对第三加密算法的密钥的加密，前端的第二加密算法用于明文的加密形成密文，前端的第三加密算法用于明文和密文拼接后的拼接文的加密，后端的第一加密算法的私钥用于解密得到第三加密算法的密钥，后端的第三加密算法用于解密拼接文得到明文和密文，后端的第二加密算法用于接收到的明文的加密以和接收到的密文进行完整性验证。
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