DH加密使用指南

本文主要使用对接案例中的C++开发案例进行介绍

什么是DH加密？

DH（Diffie-Hellman）密钥交换是一种密码学协议，允许两个通信方在不安全的信道上建立一个共享密钥。这个共享密钥可以用于后续的对称加密通信。

核心特点

非对称加密基础：基于离散对数问题的数学难题

密钥交换协议：不直接传输密钥，而是通过交换公开信息来生成共享密钥

前向安全性：即使攻击者截获了通信内容，也无法计算出共享密钥

无需预共享密钥：双方不需要事先共享密钥

工作原理

参数协商：双方约定两个公开参数 p（大质数）和 g（生成元）

生成密钥对：

客户端生成私钥 a，计算公钥 A = g^a mod p

服务端生成私钥 b，计算公钥 B = g^b mod p

交换公钥：双方交换各自的公钥

计算共享密钥：

客户端计算：K = B^a mod p

服务端计算：K = A^b mod p

双方得到相同的共享密钥 K = g^(ab) mod p

本项目中的DH加密实现

本项目使用 DH密钥交换 + AES-128/ECB/PKCS5Padding 的组合方案：

密钥交换阶段：使用DH协议生成共享密钥

数据加密阶段：使用共享密钥进行AES对称加密

技术栈

密钥交换：Diffie-Hellman（2048位）

对称加密：AES-128/ECB/PKCS5Padding

编码方式：Base64

密钥格式：X.509 SubjectPublicKeyInfo（DER编码，十六进制）

使用方法

1. 配置服务端公钥

在 network_program.h 中配置服务端的DH公钥：

2. 客户端密钥对管理

客户端密钥对会在首次使用时自动生成，并自动赋值给全局变量：

注意：首次运行时，程序会自动生成密钥对并输出，你可以选择保存这些密钥以便后续使用。

3. 加密数据

使用 reqCommonInit() 函数加密请求参数：

4. 解密响应

使用 decrypt_response() 函数解密服务端响应：

核心函数说明

密钥管理

`get_client_dh_keypair()`

获取或初始化客户端DH密钥对（全局缓存，只初始化一次）

`load_server_dh_public_key(hex_public_key)`

加载服务端DH公钥

`generate_client_dh_keypair(server_dh)`

生成客户端DH密钥对

加密解密

`dh_encrypt_with_server_key(plaintext, server_public_key_hex, client_dh)`

使用服务端公钥和客户端密钥对进行加密

`dh_decrypt_with_server_key(ciphertext_base64, server_public_key_hex, client_dh)`

使用服务端公钥和客户端密钥对进行解密

安全注意事项

密钥保护：

私钥必须严格保密，不能泄露

公钥可以公开传输

密钥长度：

本项目使用2048位DH参数，提供足够的安全性

AES-128提供128位安全强度

密钥轮换：

建议定期更换密钥对

每次会话可以使用不同的密钥对

传输安全：

DH密钥交换本身不保证传输安全

建议在HTTPS等安全通道上使用

常见问题

Q: 为什么客户端公钥格式是X.509？

A: 为了与Java服务端兼容。Java的X509EncodedKeySpec需要X.509格式的公钥，因此客户端公钥使用X.509 SubjectPublicKeyInfo格式编码。

Q: 共享密钥长度是多少？

A: DH共享密钥的长度取决于DH参数的大小。2048位DH参数通常生成256字节的共享密钥，但本项目固定使用前16字节作为AES-128的密钥。

Q: 如何保存和重用密钥对？

A: 首次运行时，程序会输出生成的密钥对。你可以将这些密钥保存到network_program.h中的client_dh_private_key和client_dh_public_key变量中，下次运行时就会使用保存的密钥。

Q: 加密失败怎么办？

A: 检查以下几点：

服务端公钥格式是否正确

密钥对是否已正确初始化

数据长度是否符合要求

查看错误日志获取详细信息

技术细节

AES加密配置

算法：AES-128

模式：ECB（Electronic Codebook）

填充：PKCS5Padding（等同于PKCS7Padding）

密钥长度：16字节（固定）

DH参数

密钥长度：2048位

参数组：RFC 5114 2048位DH参数组

公钥格式：X.509 SubjectPublicKeyInfo（DER编码）

参考资料

Diffie-Hellman密钥交换 - Wikipedia

什么是DH加密？#

核心特点#

工作原理#

本项目中的DH加密实现#

技术栈#

使用方法#

1. 配置服务端公钥#

2. 客户端密钥对管理#

3. 加密数据#

4. 解密响应#

核心函数说明#

密钥管理#

get_client_dh_keypair()#

load_server_dh_public_key(hex_public_key)#

generate_client_dh_keypair(server_dh)#

加密解密#

dh_encrypt_with_server_key(plaintext, server_public_key_hex, client_dh)#

dh_decrypt_with_server_key(ciphertext_base64, server_public_key_hex, client_dh)#

安全注意事项#

常见问题#

Q: 为什么客户端公钥格式是X.509？#

Q: 共享密钥长度是多少？#

Q: 如何保存和重用密钥对？#

Q: 加密失败怎么办？#

技术细节#

AES加密配置#

DH参数#

参考资料#