# encryption-demo

**Repository Path**: ShakeJ/encryption-demo

## Basic Information

- **Project Name**: encryption-demo
- **Description**: 后端加解密算法库，利用SpringBoot+spring MVC +MyBatis-PLUS 搭建得单体项目
- **Primary Language**: Java
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 0
- **Created**: 2024-03-14
- **Last Updated**: 2024-03-17

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

## 通用密码算法库开发文档

### 目标

> 1. 实现多种算法的加解密算法；
> 2. MySQL数据库进行存储，引入中间件redis进行缓存查询优化；
> 3. 对加密插入、数据库查询的性能进行压力测试，得到性能图表进行比较；

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### 1. 数据库设计

+ 基础元素：明文、密钥（可选）、密文、加密类型；
+ 三种类型的表：对称和非对称加密，保存密钥的表（用于后续的消息队列存储和分发）
+ 表中的键值关系

  1. 主键应该是对应查询的序列号（采取主键自增，最初从100开始进行累加计数）
  2. 属性值包含明文、密文、密钥（可选）、加密类型；
+ 对应关系：主要是明文-密文-类型的关系；公钥和私钥等利用第三方密码库进行处理、生成，所以就不用存储了；
+ 这里存在问题：如果是相同的明文进行多种加密方式，那么如何选择合适的进行存储？
  + 较为便利的方式：对工具库/类的引用

+ Redis数据库部分的思考：
  1. 采用什么数据结构合适？
  
  2. 在单体项目数据库中对插入、查询的结果进行缓存，这样直接不必重新从redis中进行查询？
  
     ​		

### 2. 项目单体架构

#### 1. 用户端（消费者）

1. 输入明文、密钥信息，将该信息序列化之后传入到服务端使用。

#### 2. 服务端（提供者）

1. 获取明文、密钥信息，controller - dao - service 三层基础处理流程，进行加密函数的调用解析，返回加密后的信息数据；

2. 数据库按照类型进行存储，后续将搜索过加解密数据存储到redis当中进行缓存即可（可以设置有效时间，过期垃圾回收等等）

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#### **密码要求**

**AES、ECDSA、 SHA256、SM2、SM3、SM4**

+ **对称加密算法：AES、SM4；**

+ **非对称加密算法：ECDSA、SM2；**（这里暂未全部实现）

  1. **ECDSA**

  当使用ECDSA时，一般涉及到密钥生成、签名和验证三个主要步骤。以下是一个简单的示例说明了ECDSA的用法：

  1.1 密钥生成：

  首先，需要生成一对公钥和私钥。这对密钥将用于进行数据的签名和验证。

  1.2 数据签名：

  假设有一段数据需要进行签名，比如一份文档或者一条消息。对这段数据进行签名的过程如下：

  - 使用私钥对数据进行签名，生成签名值。

  1.3 签名验证：

  接收方在接收到数据和签名值之后，可以使用公钥来验证签名的有效性。

  - 使用公钥和原始数据进行签名验证，验证签名是否合法。

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  > 部分流程：
  >
  > 1. 接收到的数据包括原始数据（message）、签名值（signature）和发送方的公钥（public key）。
  > 2. 接收方使用发送方的公钥、原始数据和签名值来验证签名的有效性。
  > 3. 接收方对签名值进行解密或者解码，得到一些中间数据。
  > 4. 接收方根据ECDSA算法规则对中间数据进行操作，生成一个值。
  > 5. 将生成的值与原始数据进行比较：
  >    - 如果两者相匹配，则表示签名有效，数据未被篡改。
  >    - 如果不匹配，则表示签名无效，数据可能已经被篡改。
  >
  > 总之，接收方使用公钥和签名值进行一系列操作，并将结果与原始数据进行比较，以确认签名的有效性和数据的完整性。这样可以确保数据在传输过程中没有被篡改。

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  2. **SM2**

  SM2是一种非对称加密算法，下面是SM2的加密和解密过程：

  **SM2加密过程：**

  1. 生成密钥对：首先，需要生成一对公钥和私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。
  2. 加密数据：
     - 随机生成一个对称密钥（例如AES密钥）用于对称加密数据。
     - 使用公钥对称密钥进行加密，得到密文密钥。
     - 使用对称密钥对原始数据进行加密，得到密文数据。
  3. 生成密文：将密文密钥和密文数据组合在一起形成最终的密文。

  **SM2解密过程：**

  1. 使用私钥解密密文密钥，得到对称密钥。
  2. 使用对称密钥解密密文数据，得到原始数据。

  需要注意的是，SM2算法中的加密和解密涉及到对称加密算法（如AES）来实现数据的加密和解密过程，而非直接使用非对称加密算法进行数据的加密和解密。这种结合对称加密和非对称加密的方式既保证了安全性，又提高了效率。

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+ **哈希算法：SHA256、SM3；**（可加密，但是不可解密）

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### 3. 中间件

#### 1. 消息队列

+ 用于存储中间的密钥，可以分配不同的集群模式（后续补充，压测和数据量）

#### 2. 缓存（Redis）

+ 存储序号和类型，通过查询明文得到对应的密文
+ 通过redis进行缓存，绑定合适的明文和密钥，返回密文，作为缓存（这个后续再补充也可）
+ 采取的数据结构是String类型，可以设置expire设置过期、保存时间



### 4. 压测和性能

+ 利用的工具平台是Jmeter，模仿高并发环境；

+ 这里对多个服务端并发加密、并发查询、以及数据库MySQL和缓存redis的性能进行比较；

  

1. 1000并发线程对服务端进行加密请求压测：

2. MySQL和redis进行1000线程并发查询3轮的性能：



### 后续可能补充

#### 集群

+ 为增强数据查询的健壮性，在数据量够大的情况下，可以利用集群对数据的查询进行分配；
+ 加解密的类型和测试存储量可能会达到瓶颈；