SpringBoot算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸

更新時(shí)間：2026年03月29日 08:53:28 作者：一線大碼

這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了SpringBoot算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)南嚓P(guān)知識(shí),本文主要是混合加密,前端 SM2 + SM4,后端 Spring Boot + Hutool 解密,希望對(duì)大家有所幫助

本文是混合加密：前端 SM2 + SM4，后端 Spring Boot + Hutool 解密的完整示例。

方案的邏輯是：

前端隨機(jī)生成一個(gè) SM4 key
用 SM4 加密整個(gè)業(yè)務(wù) JSON
用后端提供的 SM2 公鑰 加密這個(gè) SM4 key
后端先用 SM2 私鑰 解出 SM4 key
再用 SM4 解出業(yè)務(wù) JSON

Hutool 官方文檔明確支持 SM2 / SM3 / SM4，并給出了 SmUtil.sm2(...)、SmUtil.sm4(...) 以及 encryptHex / decryptStr 這類用法；同時(shí)文檔說(shuō)明國(guó)密算法需要引入 Bouncy Castle 依賴。sm-crypto 系列前端庫(kù)也支持 SM2 / SM3 / SM4。

方案統(tǒng)一用：

前端公鑰：SM2 原始公鑰 Hex，04 + X + Y
SM2 密文：Hex
SM4 密文：Hex
SM4 key：16 字節(jié)字符串
SM2 模式：C1C3C2

一、前后端協(xié)議

前端原始數(shù)據(jù)：

{
  "username": "admin",
  "password": "123456",
  "timestamp": 1710000000000
}

前端最終提交給后端：

{
  "key": "SM2加密后的SM4密鑰(hex)",
  "data": "SM4加密后的業(yè)務(wù)JSON(hex)"
}

二、后端 Spring Boot 代碼

Maven 依賴

<dependencies>
    <!-- Spring Boot Web -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <!-- Hutool -->
    <dependency>
        <groupId>cn.hutool</groupId>
        <artifactId>hutool-all</artifactId>
        <version>5.8.29</version>
    </dependency>
    <!-- Bouncy Castle，Hutool 國(guó)密依賴 -->
    <dependency>
        <groupId>org.bouncycastle</groupId>
        <artifactId>bcpkix-jdk18on</artifactId>
        <version>1.83</version>
    </dependency>
</dependencies>

Hutool 的國(guó)密文檔明確寫(xiě)了 SM2/SM3/SM4 依賴 Bouncy Castle；Hutool 加密模塊文檔也說(shuō)明其封裝入口之一就是 SmUtil。

啟動(dòng)類

package com.example.demo;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

import java.security.Security;

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {

    public static void main(String[] args) {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        SpringApplication.run(DemoApplication.class, args);
    }
}

密鑰工具類

這個(gè)類負(fù)責(zé)：

生成 SM2 密鑰對(duì)
導(dǎo)出前端可用的原始公鑰 Hex
導(dǎo)出后端解密用的原始私鑰 Hex

Sm2KeyUtil.java

package com.example.demo.crypto;

import cn.hutool.crypto.SmUtil;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.SM2;
import org.bouncycastle.jce.interfaces.BCECPrivateKey;
import org.bouncycastle.jce.interfaces.BCECPublicKey;
import org.bouncycastle.math.ec.ECPoint;

public class Sm2KeyUtil {

    private Sm2KeyUtil() {
    }

    public static SM2 generateSm2() {
        return SmUtil.sm2();
    }

    /**
     * 前端 sm-crypto 可直接使用的公鑰：
     * 04 + X(64位hex) + Y(64位hex)
     */
    public static String getPublicKeyHexForFrontend(SM2 sm2) {
        BCECPublicKey publicKey = (BCECPublicKey) sm2.getPublicKey();
        ECPoint point = publicKey.getQ();

        String x = leftPad64(point.getAffineXCoord().toBigInteger().toString(16));
        String y = leftPad64(point.getAffineYCoord().toBigInteger().toString(16));

        return "04" + x + y;
    }

    /**
     * 后端原始私鑰 hex，64位
     */
    public static String getPrivateKeyHexRaw(SM2 sm2) {
        BCECPrivateKey privateKey = (BCECPrivateKey) sm2.getPrivateKey();
        return leftPad64(privateKey.getD().toString(16));
    }

    /**
     * 按原始私鑰重建 SM2 對(duì)象
     */
    public static SM2 buildSm2ByPrivateKeyHex(String privateKeyHex) {
        return SmUtil.sm2(privateKeyHex, null);
    }

    private static String leftPad64(String hex) {
        if (hex == null) {
            return null;
        }
        if (hex.length() >= 64) {
            return hex;
        }
        return "0".repeat(64 - hex.length()) + hex;
    }
}

Hutool 官方文檔明確區(qū)分了 SM2 密鑰的幾種格式：私鑰可為 D 值、PKCS#8、PKCS#1，公鑰可為 Q 值、X.509、PKCS#1，并說(shuō)明新版本構(gòu)造方法對(duì)這些格式做了兼容。文檔還給出了用私鑰 D 值和公鑰 Q 值構(gòu)建/驗(yàn)簽的示例。

密鑰持有類

演示用啟動(dòng)時(shí)生成。生產(chǎn)環(huán)境要固定保存，不要每次重啟都換。

Sm2KeyHolder.java

package com.example.demo.crypto;

import cn.hutool.crypto.asymmetric.SM2;
import jakarta.annotation.PostConstruct;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class Sm2KeyHolder {

    private String publicKeyHexForFrontend;
    private String privateKeyHexRaw;
    private SM2 sm2;

    @PostConstruct
    public void init() {
        this.sm2 = Sm2KeyUtil.generateSm2();
        this.publicKeyHexForFrontend = Sm2KeyUtil.getPublicKeyHexForFrontend(sm2);
        this.privateKeyHexRaw = Sm2KeyUtil.getPrivateKeyHexRaw(sm2);

        System.out.println("=== SM2密鑰初始化 ===");
        System.out.println("前端公鑰Hex: " + publicKeyHexForFrontend);
        System.out.println("后端私鑰Hex: " + privateKeyHexRaw);
    }

    public String getPublicKeyHexForFrontend() {
        return publicKeyHexForFrontend;
    }

    public String getPrivateKeyHexRaw() {
        return privateKeyHexRaw;
    }

    public SM2 getSm2() {
        return sm2;
    }
}

請(qǐng)求 DTO

EncryptedLoginRequest.java

package com.example.demo.dto;

public class EncryptedLoginRequest {

    /**
     * SM2加密后的SM4 key（hex）
     */
    private String key;

    /**
     * SM4加密后的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（hex）
     */
    private String data;

    public String getKey() {
        return key;
    }

    public void setKey(String key) {
        this.key = key;
    }

    public String getData() {
        return data;
    }

    public void setData(String data) {
        this.data = data;
    }
}

LoginPlainRequest.java

package com.example.demo.dto;

public class LoginPlainRequest {

    private String username;
    private String password;
    private Long timestamp;

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getPassword() {
        return password;
    }

    public void setPassword(String password) {
        this.password = password;
    }

    public Long getTimestamp() {
        return timestamp;
    }

    public void setTimestamp(Long timestamp) {
        this.timestamp = timestamp;
    }
}

解密服務(wù)

HybridCryptoService.java

package com.example.demo.service;

import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import cn.hutool.crypto.SmUtil;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.KeyType;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.SM2;
import cn.hutool.crypto.symmetric.SM4;
import com.example.demo.crypto.Sm2KeyHolder;
import com.example.demo.crypto.Sm2KeyUtil;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.nio.charset.StandardCharsets;

@Service
public class HybridCryptoService {

    private final Sm2KeyHolder keyHolder;

    public HybridCryptoService(Sm2KeyHolder keyHolder) {
        this.keyHolder = keyHolder;
    }

    /**
     * 用后端私鑰解密前端傳來(lái)的 SM4 key
     */
    public String decryptSm4Key(String encryptedSm4KeyHex) {
        SM2 sm2 = Sm2KeyUtil.buildSm2ByPrivateKeyHex(keyHolder.getPrivateKeyHexRaw());
        byte[] keyBytes = sm2.decryptFromBcd(encryptedSm4KeyHex, KeyType.PrivateKey);
        return StrUtil.utf8Str(keyBytes);
    }

    /**
     * 用 SM4 key 解密業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)
     */
    public String decryptBusinessData(String sm4Key, String encryptedDataHex) {
        SM4 sm4 = SmUtil.sm4(sm4Key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        return sm4.decryptStr(encryptedDataHex, StandardCharsets.UTF_8);
    }
}

Hutool 官方文檔給出了 SmUtil.sm4(key)、encryptHex(...)、decryptStr(...) 的 SM4 用法，也給出了 sm2.decryptFromBcd(..., KeyType.PrivateKey) 的 SM2 私鑰解密示例。

控制器

LoginController.java

package com.example.demo.controller;

import cn.hutool.json.JSONUtil;
import com.example.demo.crypto.Sm2KeyHolder;
import com.example.demo.dto.EncryptedLoginRequest;
import com.example.demo.dto.LoginPlainRequest;
import com.example.demo.service.HybridCryptoService;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@RestController
@RequestMapping("/api")
public class LoginController {

    private final Sm2KeyHolder keyHolder;
    private final HybridCryptoService hybridCryptoService;

    public LoginController(Sm2KeyHolder keyHolder, HybridCryptoService hybridCryptoService) {
        this.keyHolder = keyHolder;
        this.hybridCryptoService = hybridCryptoService;
    }

    /**
     * 提供前端可直接使用的 SM2 原始公鑰
     */
    @GetMapping("/public-key")
    public Map<String, Object> getPublicKey() {
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", 0);
        result.put("publicKey", keyHolder.getPublicKeyHexForFrontend());
        return result;
    }

    /**
     * 混合加密登錄接口
     */
    @PostMapping("/login")
    public Map<String, Object> login(@RequestBody EncryptedLoginRequest request) {
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();

        try {
            // 1. 解密 SM4 key
            String sm4Key = hybridCryptoService.decryptSm4Key(request.getKey());

            // 2. 解密業(yè)務(wù) JSON
            String plainJson = hybridCryptoService.decryptBusinessData(sm4Key, request.getData());

            // 3. 轉(zhuǎn)換為明文請(qǐng)求對(duì)象
            LoginPlainRequest loginRequest = JSONUtil.toBean(plainJson, LoginPlainRequest.class);

            // 4. 演示校驗(yàn)
            if ("admin".equals(loginRequest.getUsername())
                    && "123456".equals(loginRequest.getPassword())) {
                result.put("code", 0);
                result.put("message", "登錄成功");
            } else {
                result.put("code", 401);
                result.put("message", "用戶名或密碼錯(cuò)誤");
            }

            // 生產(chǎn)環(huán)境不要打印明文
            // System.out.println("解密后JSON: " + plainJson);

        } catch (Exception e) {
            result.put("code", 500);
            result.put("message", "解密失敗: " + e.getMessage());
        }

        return result;
    }
}

三、前端代碼

這里是通用 JS，Vue / React / 原生都能直接使用。

安裝依賴

使用 sm-crypto，也可以用更新一點(diǎn)的 sm-crypto-v2。npm 上顯示 sm-crypto-v2 近期仍有更新，并明確支持 SM2/SM3/SM4。下面示例先按 sm-crypto 風(fēng)格來(lái)寫(xiě)。

npm install sm-crypto

混合加密工具

hybrid-login.js

import { sm2, sm4 } from "sm-crypto";

/**
 * 生成 16 字節(jié) SM4 key
 * 這里用 16 個(gè) ASCII 字符，后端按 UTF-8 字節(jié)拿到就是 16 字節(jié)
 */
function randomSm4Key(length = 16) {
  const chars = "ABCDEFGHJKLMNPQRSTUVWXYZabcdefghijkmnopqrstuvwxyz23456789";
  let result = "";
  for (let i = 0; i < length; i++) {
    result += chars.charAt(Math.floor(Math.random() * chars.length));
  }
  return result;
}

/**
 * 獲取后端提供的 SM2 公鑰（原始hex，04開(kāi)頭）
 */
export async function getPublicKey() {
  const resp = await fetch("/api/public-key");
  const json = await resp.json();
  return json.publicKey;
}

/**
 * 混合加密：
 * 1. 隨機(jī)生成 SM4 key
 * 2. 用 SM4 加密整個(gè)業(yè)務(wù) JSON
 * 3. 用 SM2 公鑰加密 SM4 key
 */
export async function encryptLoginPayload(username, password) {
  const publicKey = await getPublicKey();

  // 1. 隨機(jī) SM4 key
  const sm4Key = randomSm4Key(16);

  // 2. 原始業(yè)務(wù) JSON
  const payload = JSON.stringify({
    username,
    password,
    timestamp: Date.now(),
  });

  // 3. SM4 加密業(yè)務(wù) JSON（輸出 hex）
  const encryptedData = sm4.encrypt(payload, sm4Key);

  // 4. SM2 加密 SM4 key（cipherMode=1 表示 C1C3C2）
  const cipherMode = 1;
  const encryptedKey = sm2.doEncrypt(sm4Key, publicKey, cipherMode);

  return {
    key: encryptedKey,
    data: encryptedData,
  };
}

/**
 * 提交登錄
 */
export async function login(username, password) {
  const body = await encryptLoginPayload(username, password);

  const resp = await fetch("/api/login", {
    method: "POST",
    headers: {
      "Content-Type": "application/json",
    },
    body: JSON.stringify(body),
  });

  return await resp.json();
}

sm-crypto/同類包支持 SM2、SM4；Hutool 文檔則說(shuō)明 SM4 可以使用自定義 key，并通過(guò) encryptHex/decryptStr 處理字符串?dāng)?shù)據(jù)。

頁(yè)面調(diào)用示例

import { login } from "./hybrid-login";

async function submitLogin() {
  const username = document.getElementById("username").value;
  const password = document.getElementById("password").value;

  const result = await login(username, password);
  console.log(result);
}

四、完整交互過(guò)程

前端獲取公鑰

請(qǐng)求：

GET /api/public-key

響應(yīng)：

{
  "code": 0,
  "publicKey": "04xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"
}

這個(gè)公鑰是給前端 sm2.doEncrypt(...) 直接用的原始 SM2 公鑰。

前端組裝明文 JSON

{
  "username": "admin",
  "password": "123456",
  "timestamp": 1710000000000
}

前端生成隨機(jī) SM4 key

例如：

A8cD3eF7hJ2kL9mN

前端加密

data = sm4.encrypt(payload, sm4Key)
key = sm2.doEncrypt(sm4Key, publicKey, 1)

最終請(qǐng)求體：

{
  "key": "SM2加密后的SM4密鑰(hex)",
  "data": "SM4加密后的業(yè)務(wù)JSON(hex)"
}

后端解密

用 SM2 私鑰解出 sm4Key
用 SM4 key 解出 plainJson
解析出 username/password/timestamp

五、為什么這樣更合理

“為什么不直接用 SM2”。這里混合加密的優(yōu)勢(shì)就是：

SM2 負(fù)責(zé)保護(hù)一個(gè)很小的隨機(jī)密鑰
SM4 負(fù)責(zé)高效加密真正的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

Hutool 文檔本身也把 SM2 歸為非對(duì)稱加密，把 SM4 歸為對(duì)稱加密；這兩類算法在工程上本來(lái)就常常配合使用。

六、最容易踩的坑

1. 前端公鑰格式錯(cuò)

不能把 getPublicKeyBase64() 直接給前端。前端要的是 04 + X + Y 的原始公鑰，不是 X.509/ASN.1 編碼的公鑰。Hutool 文檔明確區(qū)分了公鑰的 Q 值 和 X.509 兩種不同格式。

2. SM2 模式不一致

前端這里固定：

const cipherMode = 1;

聯(lián)調(diào)時(shí)就按 C1C3C2 統(tǒng)一，不要混。

3. SM4 key 長(zhǎng)度不對(duì)

Hutool 文檔中自定義 SM4 key 的示例是 128 位，也就是 16 字節(jié)。這里前端隨機(jī)生成 16 個(gè) ASCII 字符，后端按 UTF-8 讀取后恰好是 16 字節(jié)。

4. 后端每次重啟重新生成密鑰

演示可以這樣。生產(chǎn)不行。
生產(chǎn)環(huán)境要把私鑰固定存起來(lái)，不然前端今天拿到的公鑰和明天后端的私鑰就不是一對(duì)了。

5. 仍然必須用 HTTPS

這套字段級(jí)加密不能替代 TLS。Hutool 只解決加解密實(shí)現(xiàn)，不負(fù)責(zé)傳輸層安全。

七、生產(chǎn)版建議

可以先用上面代碼跑通，之后再補(bǔ)這幾項(xiàng)：

固定私鑰：放配置中心 / KMS / HSM
時(shí)間戳校驗(yàn)：比如 5 分鐘內(nèi)有效
nonce 防重放
簽名校驗(yàn)：在混合加密外再加簽，防篡改
不要打印明文 JSON / 密碼
全站 HTTPS

八、最小可驗(yàn)證步驟

先啟動(dòng)后端。

第一步，調(diào)用：

GET /api/public-key

確認(rèn)返回的 publicKey 是 04 開(kāi)頭的長(zhǎng) hex 字符串。

第二步，前端執(zhí)行：

const body = await encryptLoginPayload("admin", "123456");
console.log(body);

應(yīng)該能看到：

{
  "key": "一串SM2 hex密文",
  "data": "一串SM4 hex密文"
}

第三步，調(diào)用：

login("admin", "123456")

應(yīng)該返回：

{
  "code": 0,
  "message": "登錄成功"
}

以上就是SpringBoot算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)脑敿?xì)內(nèi)容，更多關(guān)于SpringBoot數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)馁Y料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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SpringBoot算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸

目錄

一、前后端協(xié)議

二、后端 Spring Boot 代碼

Maven 依賴

啟動(dòng)類

密鑰工具類

密鑰持有類

請(qǐng)求 DTO

解密服務(wù)

控制器

三、前端代碼

安裝依賴

混合加密工具

頁(yè)面調(diào)用示例

四、完整交互過(guò)程

前端獲取公鑰

前端組裝明文 JSON

前端生成隨機(jī) SM4 key

前端加密

后端解密

五、為什么這樣更合理

六、最容易踩的坑

七、生產(chǎn)版建議

八、最小可驗(yàn)證步驟

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一、前后端協(xié)議

二、后端 Spring Boot 代碼

Maven 依賴

啟動(dòng)類

密鑰工具類

密鑰持有類

請(qǐng)求 DTO

解密服務(wù)

控制器

三、前端代碼

安裝依賴

混合加密工具

頁(yè)面調(diào)用示例

四、完整交互過(guò)程

前端獲取公鑰

前端組裝明文 JSON

前端生成隨機(jī) SM4 key

前端加密

后端解密

五、為什么這樣更合理

六、最容易踩的坑

七、生產(chǎn)版建議

八、最小可驗(yàn)證步驟

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二、后端 Spring Boot 代碼

三、前端代碼

五、為什么這樣更合理

六、最容易踩的坑

七、生產(chǎn)版建議